Hallo zusammen!
Kann mir bitte jemand erklären, wie statische RAM auf der Grundlage von bistabilen FlipFlops funktionieren? Vielleicht kann die Grafik von Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:ISO-RS-FF-NAND-wit…) oder eine andere Grafik aus dem Artikel (http://de.wikipedia.org/wiki/Flipflop) zu Hilfe genommen werden.
Ich verstehe, dass am Schluss entweder eine Eins oder eine Null am Ausgang erreicht werden muss, aber weiß zum Beispiel nicht, welcher der beiden Ausgänge dafür auf eins stehen muss (oder beide?) Außerdem verstehe ich nicht, welche Spannung bei welchem Eingang angelegt werden muss. Vielen Dank für alle Erklärungen!
Sebastian Scheurle
Hallo Sebastian,
Kann mir bitte jemand erklären, wie statische RAM auf der
Grundlage von bistabilen FlipFlops funktionieren? Vielleicht
kann die Grafik von Wikipedia
(http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:ISO-RS-FF-NAND-wit…)
oder eine andere Grafik aus dem Artikel
(http://de.wikipedia.org/wiki/Flipflop) zu Hilfe genommen
werden.
Ich verstehe, dass am Schluss entweder eine Eins oder eine
Null am Ausgang erreicht werden muss, aber weiß zum Beispiel
nicht, welcher der beiden Ausgänge dafür auf eins stehen muss
(oder beide?) Außerdem verstehe ich nicht, welche Spannung bei
welchem Eingang angelegt werden muss. Vielen Dank für alle
Erklärungen!
Zunächst mal solltest Du zwischen Flipflops für Logikschaltungen und reinen Speicherzellen unterscheiden. Die in Logikschaltungen verwendeten Flipflops sind als Speicherzellen für SRAMs nicht so gut geeignet, vor allem nicht dazu, die Funktion zu verstehen. Die einfachsten statischen Speicherzellen in NMOS-Technik sehen so aus:
http://de.wikipedia.org/wiki/Speicherzelle
Die eigentliche Speicherzelle besteht aus 2 Transistoren und 2 Widerständen und kann genau 2 stabile Zustände annehmen bei denen jeweils ein Transistor leitend und der andere gesperrt ist. Über die Transistorschalter können Lese- und Schreibleitung auf diese Zelle geschaltet werden, sodass der Zustand der Zelle ausgelesen und ihr Zustand verändert werden kann.
Jörg
Die einfachsten
statischen Speicherzellen in NMOS-Technik sehen so aus:
http://de.wikipedia.org/wiki/Speicherzelle
Die eigentliche Speicherzelle besteht aus 2 Transistoren und 2
Widerständen und kann genau 2 stabile Zustände annehmen bei
denen jeweils ein Transistor leitend und der andere gesperrt
ist. Über die Transistorschalter können Lese- und
Schreibleitung auf diese Zelle geschaltet werden, sodass der
Zustand der Zelle ausgelesen und ihr Zustand verändert werden
kann.
Hallo Jörg!
Vielen Dank für die schnelle Antwort, aber ich kann auf der angegebenen Wiki Seite auch keine Erklärung für eine Speicherzelle finden wie du sie mir beschrieben hast.
Nur so viel:
Das 1-Bit-Speicherelement ist mittels weniger Transistoren und Kondensatoren realisierbar. Bei analogen Speicherzellen ist das elementare Speicherbauteil der Kondensator, und bei digitalen Speicherzellen werden ein (1-T-DRAM) oder mehrere Transistoren benötigt wie z.B. bei statischem RAM oder bei rückgekoppelten Transistoren, den sogenannten Flip-Flops.
ist das das, was du meintest? Wozu braucht man denn bei der Schaltung wie du sie erklärt hast Widerstände? Und gibt es icht statt 2 sogar 4 zustände, nämlich einer an, anderer an, beide an, keiner an?
Vielen Dank für weitere Erklärungen!
Oder kann man vlt sogar sagen dass DRAM Schaltungen noch einfacher sind? (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/030919…-) ich brauche ja nur eine möglichst einfache Speicherschaltung, die ich dafür aber komplett verstehe!
Oder kann man vlt sogar sagen dass DRAM Schaltungen noch
einfacher sind?
(http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/030919…-)
ich brauche ja nur eine möglichst einfache Speicherschaltung,
die ich dafür aber komplett verstehe!
Hallo,
sicher sind dynamische Rams einfacher aufgebaut und damit billiger herzustellen, deswegen werden sie ja so viel verwendet. Bloss speichern sie Informationen nur vorübergehend (ein paar ms), dann muss man die Information neu hineinschreiben (Auffrischen-refresh).
Ein dynamisches Ram alleine merkt sich also garnichts, ein statisches Ram (mit Batterie) schon.
Gruss Reinhard
Hallo Sebastian,
Vielen Dank für die schnelle Antwort, aber ich kann auf der
angegebenen Wiki Seite auch keine Erklärung für eine
Speicherzelle finden wie du sie mir beschrieben hast.
Das Prinzip ist immer das Gleiche: Ein rückgekoppelter Verstärker mit einer Verstärkung >+1. Rein theoretisch kann sich das Ausgangssignal eines solchen Verstärkers gegen plus oder minus unendlich „aufschaukeln“. Praktisch wird der Ausgangspegel durch die Betriebsspannung, z.B. 0V und +5V begrenzt. Beide Zustände sind stabil und bleiben solange erhalten, bis sie durch eine äußere „Störung“ umgekippt werden. Die einfachste Ausführung eines solchen Verstärkers besteht aus zwei invertierenden Transistorstufen.
Das 1-Bit-Speicherelement ist mittels weniger Transistoren und
Kondensatoren realisierbar. Bei analogen Speicherzellen ist
das elementare Speicherbauteil der Kondensator, und bei
digitalen Speicherzellen werden ein (1-T-DRAM) oder mehrere
Transistoren benötigt wie z.B. bei statischem RAM oder bei
rückgekoppelten Transistoren, den sogenannten Flip-Flops.
ist das das, was du meintest? Wozu braucht man denn bei der
Schaltung wie du sie erklärt hast Widerstände?
Die Widerstände sind die Arbeitswiderstände der Transistoren. Sie ziehen den Pegel auf logisch 1 (5V), wenn der jeweils angeschlossene Transistor sperrt. Die Transistoren sind nur mit 0V verbunden und können nur den 0-Pegel aktiv „erzeugen“. Nachteil dieser Technik ist der hohe Stromverbrauch, denn in jeder Zelle fällt immer die Betriebsspannung an einem Widerstand ab. Bei einem größeren RAM kommt da einiges zusammen. Deshalb wird in CMOS-RAMs der Widerstand durch einen weiteren Transistor ersetzt, der auch den 1-Pegel aktiv schalten kann. Eine solche CMOS-Speicherzelle verbraucht im Ruhezustand theoretisch keinen Strom mehr.
Und gibt es
icht statt 2 sogar 4 zustände, nämlich einer an, anderer an,
beide an, keiner an?
Nein, die Zustände, bei dem beide Transistoren sperren oder leiten, können nicht auftreten, zumindest wären sie instabil und es würde sich sofort einer der stabilen Zustände einstellen. Überlege mal: Wenn beide Transistoren sperren, bekommen beide Gates eine logische 1 und beide müßten beide leiten -> Widerspruch -> instabiler Zustand. Wenn beide Transistoren leiten, bekommen beide Gates eine logische 0 und beide müßten sperren -> Widerspruch -> instabiler Zustand.
Jörg
Hallo Sebastian,
Kann mir bitte jemand erklären, wie statische RAM auf der
Grundlage von bistabilen FlipFlops funktionieren? Vielleicht
kann die Grafik von Wikipedia
(http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:ISO-RS-FF-NAND-wit…)
oder eine andere Grafik aus dem Artikel
(http://de.wikipedia.org/wiki/Flipflop) zu Hilfe genommen
werden.
Ich verstehe, dass am Schluss entweder eine Eins oder eine
Null am Ausgang erreicht werden muss, aber weiß zum Beispiel
nicht, welcher der beiden Ausgänge dafür auf eins stehen muss
(oder beide?)
Das ist eigentlich auch egal, es ist rein eine Sache der definition.
Wenn das FlipFlop in einem stabilen Zustand ist, ist der eine Ausgang 0 und der andere 1.
Die Wiki-Zeichnung ist, bis auf die Beschriftung, absolut symetrisch!
Außerdem verstehe ich nicht, welche Spannung bei
welchem Eingang angelegt werden muss. Vielen Dank für alle
Erklärungen!
Wenn wir bei der bipolaren Schltung deines Wiki-Links bleiben:
Fliesst in die Basis eines Transistors ein Strom, so fängt die Kollektor-Emiterstrecke an zu leiten.
Also du legst einen Strom an E1 an, welcher dann durch die Basis von T1 nach Masse (- Pol der Batterie) fliesst (Dabei ist noch zu beachten, dass die Basis-Strecke erst ab einer Spannung von 0.6-0.7V [Silizium] anfängt zu leiten). Dadurch leitet T1 und A1 wird praktisch auf Masse gelegt (So ein Transistor hat eine Sättigungsspannung, wenn er ganz durchgeschaltet hat, bleibt ein Spannungsabfall von ca. 0.2V an der Kollektor-Emitter-Strecke stehen).
OK, an A1 haben wir jetzt 0, das bedeutet aber, dass E1 auch 0 wird und somit T2 sperrt und somit A2 auf 1 liegt. Dadurch fliesst aber ein Basisstrom über RB1 in die Basis von T1.
Wenn du nun deine Stromquelle an E1 entfernst, fliesst immer noch der Basisstrom über RB1 und die SChaltung bleibt in einen stabilen Zustand.
Mit FETs funktioniert das ganze prinzipiell gleich, nur werden FETs nicht durch Ströme sondern mit einer SPannung angesteuert.
MfG Peter(TOO)
