Memorie EEPROM - circuiti integrati
(4 039)Le memorie EEPROM appartengono ai componenti elettronici con una lunga storia. Non sono una nuova invenzione, le loro origini risalgono alla prima metà degli anni '70 del XX secolo. Hanno offerto uno dei primi metodi di memorizzazione permanente dei dati nei circuiti elettronici. In realtà va detto che questa tecnologia è ancora in fase di sviluppo, poiché le memorie Flash, presenti nei dischi SSD, schede SD o pendrive, hanno molte caratteristiche in comune con le memorie EEPROM, principalmente in termini di struttura. Va anche notato che le memorie EEPROM vengono lentamente sostituite dal loro successore, poiché negli ultimi anni lo sviluppo di metodi di produzione ha reso l'uso di componenti Flash a prezzi competitivi (offrono anche capacità e velocità di lettura/scrittura molto più elevate). Tuttavia, in molte applicazioni le memorie EEPROM hanno ancora successo.
Struttura delle memorie EEPROM
EEPROM è l'acronimo di "memoria di sola lettura programmabile cancellabile elettricamente" (dal nome inglese Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Si tratta di un tipo di memoria non volatile (i dati vengono conservati dopo un'interruzione dell'alimentazione). Questi chip utilizzano transistor FGMOS (Floating Gate MOSFETs), ossia MOSFET con un "floating gate". FGMOS è un tipo di transistor dotato di: gate di controllo (control) e gate flottante (floating). Il primo consente di modificare il carico del secondo, mentre viene mantenuto il carico sul gate flottante. Di conseguenza, il canale tra source e drain rimane permanentemente aperto o permanentemente chiuso (assente). Collegando i transistor FGMOS nella tecnologia CMOS, si ottiene una microscopica cella di memoria a un bit (ossia una porta logica), il cui stato può essere modificato e conservato. Otto di queste celle costituiscono un byte di memoria, 8192 porte - un kilobyte e così via.
Utilizzo delle memorie EEPROM
Le memorie EEPROM offrono metodi semplici per lettura/scrittura di una piccola quantità di dati (dell'ordine di kilobyte), ad es. utilizzando interfacce comunemente implementate (ad es. SPI, 1-wire, I2C). Una delle applicazioni più popolari di questi prodotti è la memorizzazione delle impostazioni dei dispositivi, anche nel settore dell'elettronica e degli elettrodomestici. Grazie a esse, la radio o la TV mantiene le frequenze assegnate ai singoli programmi, le preferenze per l'elaborazione del suono (equalizzatore grafico). I sistemi EEPROM svolgono funzioni simili anche nelle apparecchiature più semplici, ad es memorizzando informazioni sull'ora in cui la sveglia deve essere attivata.
La semplicità delle memorie EEPROM è legata all'organizzazione delle celle di memoria. Sono suddivisi in pagine (pages) in cui ad ogni byte viene assegnato un indirizzo (8- o 16 bit, a seconda del modello). Le funzioni di scrittura e lettura richiedono l'indirizzo del primo frame: questo valore viene incrementato automaticamente man mano che i dati vengono recuperati/inseriti da/verso il buffer. Grazie a questa struttura, la lettura può essere effettuata utilizzando singoli comandi ed essere eseguita da un microcontrollore economico con funzionalità completamente base. Alcuni modelli di microcontrollori (ad es. i popolari AVR dispongono un chip EEPROM incorporato, utilizzato per salvare i dati dal programma (senza un programmatore).
Un ulteriore vantaggio dei sistemi EEPROM è la loro durevolezza e resistenza elettrica, che ha garantito a questo tipo di memoria un notevole successo, ad es. nell'elettronica automobilistica.
Parametri importanti delle memorie EEPROM
Vi sono diversi aspetti da prendere in considerazione quando si sceglie un chip di memoria EEPROM da utilizzare in un determinato progetto. Il problema base sarà ovviamente la capacità di memoria. L'offerta della TME comprende sistemi che possono ospitare da diverse decine di bit a megabit (Mb). Bisogna ricordare che la dimensione indicata in kilobit (kb) e megabit (Mb) è sempre 8 volte inferiore alla capacità misurata in kilobyte (KB) e megabyte (MB).
I componenti EEPROM sono disponibili in versione SMD (montaggio superficiale) e THT (montaggio a foro passante). C'è una differenza significativa nel numero di uscite tra i modelli con interfaccia parallela (memorie più veloci, con un metodo di comunicazione più sicuro) e seriali. Quest'ultimo può supportare uno dei diversi tipi di trasmissione, ad es. 2-wire, I2C o SPI (comunemente usato nei sistemi a microprocessore e microcontrollore).
In alcuni casi, il tempo di accesso e la velocità di clock svolgeranno un ruolo importante, che si traduce in velocità massime di scrittura e lettura dalla memoria. Per alcune applicazioni, questo è un fattore molto importante (ad es. il passaggio rapido da un'impostazione all'altra, che consiste in una quantità relativamente grande di dati).
Naturalmente non bisogna dimenticare i parametri base che devono essere presi in considerazione quando si costruiscono dispositivi elettronici. Il primo è la "tensione di esercizio". In questo caso molti chip EEPROM hanno un' alta tolleranza - possono essere utilizzati in circuiti da 3,3 V e 5 V DC. In genere, i valori nominali vanno da 1,5 V a 6 V e sono specifici per un determinato prodotto. Il secondo aspetto importante è la temperatura di esercizio. Qui vale la pena sottolineare che le memorie EEPROM sono elementi estremamente durevoli e alcuni modelli possono funzionare anche in condizioni termiche da -40°C a 125°C.
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