Microchip 93XX66A/B/C系列4Kbit低电压串行EEPROM深度解析

在电子设计领域，串行EEPROM是不可或缺的存储元件，广泛应用于各种低功耗、非易失性存储场景。Microchip Technology Inc.的93XX66A/B/C系列4Kbit低电压串行EEPROM，凭借其丰富的特性和多样的封装形式，成为众多工程师的理想选择。今天，我们就来深入剖析这款产品，为大家在硬件设计中提供参考。

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一、产品概述

Microchip的93XX66A/B/C系列是4Kbit低电压串行电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。不同型号在工作电压范围、字长、温度范围等方面有所差异，可根据具体应用需求进行选择。

1.1 产品选型

产品型号	VCC范围	ORG引脚	字长	温度范围	封装形式
93AA66A	1.8 - 5.5V	无	8位	工业级（I）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93AA66B	1.8 - 5.5V	无	16位	工业级（I）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93LC66A	2.5 - 5.5V	无	8位	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93LC66B	2.5 - 5.5V	无	16位	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93C66A	4.5 - 5.5V	无	8位	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93C66B	4.5 - 5.5V	无	16位	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, OT, MC, MN
93AA66C	1.8 - 5.5V	有	8或16位可选	工业级（I）	P, SN, ST, MS, MC, MN
93LC66C	2.5 - 5.5V	有	8或16位可选	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, MC, MN
93C66C	4.5 - 5.5V	有	8或16位可选	工业级（I）、汽车级（E）	P, SN, ST, MS, MC, MN

对于需要灵活选择字长的应用，可选用带有ORG引脚的93XX66C系列；若对工作电压要求较低，93AA66系列是不错的选择；而对工作电压要求较高的应用，则可考虑93C66系列。

1.2 产品特性

• 低功耗CMOS技术：有效降低功耗，延长设备续航时间。
• ORG引脚可选字长：‘66C’版本可通过ORG引脚灵活选择8位或16位字长。
• 自定时擦除/写入周期：包括自动擦除功能，简化操作流程。
• 自动全擦除：在全写入操作前自动执行全擦除（ERAL）。
• 电源开关数据保护电路：确保数据在电源波动时的安全性。
• 行业标准3线串行I/O：便于与其他设备进行通信。
• 设备状态信号：通过Ready/Busy信号实时了解设备状态。
• 高擦除/写入次数：可达1,000,000次，保证产品的可靠性。
• 长数据保留时间：数据保留时间超过200年。
• 环保标准：无铅且符合RoHS标准。
• 宽温度范围支持：工业级（-40°C至+85°C）和汽车级（-40°C至+125°C）。

二、电气特性

2.1 绝对最大额定值

在使用过程中，必须严格遵守绝对最大额定值，否则可能会对设备造成永久性损坏。	参数	额定值
VCC	7.0V
所有输入和输出相对于VSS	-0.6V至VCC + 1.0V
存储温度	-65°C至+150°C
通电时环境温度	-40°C至+125°C
所有引脚的ESD保护	≥ 4 kV

2.2 DC特性

DC特性参数在不同的工作电压和温度范围内有所不同，具体如下表所示：	参数编号	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
D1	VIH1、VIH2	高电平输入电压	2.0V（VCC ≥ 2.7V）、0.7VCC（VCC < 2.7V）	-	VCC + 1V	V	-
D2	VIL1、VIL2	低电平输入电压	-0.3V	-	0.8V（VCC ≥ 2.7V）、0.2VCC（VCC < 2.7V）	V	-
D3	VOL1、VOL2	低电平输出电压	-	-	0.4V（IOL = 2.1 mA，VCC = 4.5V）、0.2V（IOL = 100 μA，VCC = 2.5V）	V	-
D4	VOH1、VOH2	高电平输出电压	2.4V（IOH = -400 μA，VCC = 4.5V）、VCC - 0.2V（IOH = -100 μA，VCC = 2.5V）	-	-	V	-
D5	ILI	输入泄漏电流	-	-	±1 μA	μA	VIN = VSS或VCC
D6	ILO	输出泄漏电流	-	-	±1 μA	μA	VOUT = VSS或VCC
D7	CIN、COUT	引脚电容（所有输入/输出）	-	-	7 pF	pF	VIN/VOUT = 0V（注1），TA = 25°C，FCLK = 1 MHz
D8	ICC write	写入电流	-	-	2 mA（FCLK = 3 MHz，Vcc = 5.5V）、500 μA（FCLK = 2 MHz，Vcc = 2.5V）	mA、μA	-
D9	ICC read	读取电流	-	-	1 mA（FCLK = 3 MHz，VCC = 5.5V）、500 μA（FCLK = 2 MHz，VCC = 3.0V）、100 μA（FCLK = 2 MHz，VCC = 2.5V）	mA、μA	-
D10	ICCS	待机电流	-	-	1 μA（工业温度）、5 μA（汽车温度）	μA	CLK = Cs = 0V，ORG = DI = VSS或VCC（注2、注3）
D11	VPOR	VCC电压检测	-	1.5V（93AA66A/B/C、93LC66A/B/C）、3.8V（93C66A/B/C）	-	V	（注1）

注1：该参数为定期采样，并非100%测试。注2：‘A’或‘B’版本无ORG引脚。注3：必须从DO清除Ready/Busy状态；见3.4节“数据输出（DO）”。

2.3 AC特性

AC特性参数同样与工作电压和温度有关，具体如下表：	参数编号	符号	参数	最小值	最大值	单位	条件
A1	FCLK	时钟频率	-	3 MHz（4.5V ≤ VCC < 5.5V，93XX66C仅）、2 MHz（2.5V ≤ VCC < 5.5V）、1 MHz（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	MHz	-
A2	TCKH	时钟高电平时间	200 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，93XX66C仅）、250 ns（2.5V ≤ VCC < 5.5V）、450 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	-	ns	-
A3	TCKL	时钟低电平时间	100 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，93XX66C仅）、200 ns（2.5V ≤ VCC < 5.5V）、450 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	-	ns	-
A4	TCSS	片选建立时间	50 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V）、100 ns（2.5V ≤ VCC < 4.5V）、250 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	-	ns	-
A5	TCSH	片选保持时间	0 ns	-	ns	1.8V ≤ VCC < 5.5V
A6	TCSL	片选低电平时间	250 ns	-	ns	1.8V ≤ VCC < 5.5V
A7	TDIS	数据输入建立时间	50 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，93XX66C仅）、100 ns（2.5V ≤ VCC < 5.5V）、250 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	-	ns	-
A8	TDIH	数据输入保持时间	50 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，93XX66C仅）、100 ns（2.5V ≤ VCC < 5.5V）、250 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V）	-	ns	-
A9	TPD	数据输出延迟时间	-	200 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，CL = 100 pF）、250 ns（2.5V ≤ VCC < 4.5V，CL = 100 pF）、400 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V，CL = 100 pF）	ns	-
A10	TCZ	数据输出禁用时间	-	100 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，注1）、200 ns（1.8V ≤ VCC < 4.5V，注1）	ns	-
A11	TSV	状态有效时间	-	200 ns（4.5V ≤ VCC < 5.5V，CL = 100 pF）、300 ns（2.5V ≤ VCC < 4.5V，CL = 100 pF）、500 ns（1.8V ≤ VCC < 2.5V，CL = 100 pF）	ns	-
A12	TWC	编程周期时间	-	6 ms（擦除/写入模式，AA和LC版本）	ms	-
A13	TWC	-	2 ms（擦除/写入模式，93C版本）	ms	-
A14	TEC	-	6 ms（ERAL模式，4.5V ≤ VCC ≤ 5.5V）	ms	-
A15	TWL	-	15 ms（WRAL模式，4.5V ≤ VCC ≤ 5.5V）	ms	-
A16	-	耐久性	1M	-	周期	25°C，VCC = 5.0V，（注2）

注1：该参数为定期采样，并非100%测试。注2：此应用未测试，但通过特性保证。对于特定应用中的耐久性估计，请参考Total Endurance™模型，可从Microchip网站（www.microchip.com）获取。

三、功能描述

3.1 启动条件

当CS和DI在CLK的上升沿同时为高电平时，设备检测到启动位。在检测到启动条件之前，CS、CLK和DI可以任意组合变化（除启动条件外），不会触发设备操作。一旦CS为高电平，设备将退出待机模式。启动条件之后的指令，只有在时钟输入所需的操作码、地址和数据位后才会执行。

3.2 数据输入/输出（DI/DO）

DI和DO引脚可以连接在一起，但在这种配置下，当A0为逻辑高电平时，可能会在读取操作前的“虚拟零”期间发生“总线冲突”。为了限制电流，建议在DI和DO之间连接一个电阻。

3.3 数据保护

当VCC低于典型电压时，所有操作模式将被禁止：‘93AA’和‘93LC’设备为1.5V，‘93C’设备为3.8V。EWEN和EWDS命令可提供额外的数据保护，防止在正常操作期间意外编程。每次写入操作后，建议执行EWDS命令以增强保护。

3.4 擦除操作

ERASE指令将指定地址的所有数据位强制设置为逻辑‘1’。在加载最后一个地址位后，CS拉低，对于‘93C’设备，在最后一个地址位之前的CLK上升沿启动写入周期。通过检测DO引脚的状态，可以判断设备的Ready/Busy状态。

3.5 全擦除操作（ERAL）

ERAL指令将整个存储阵列擦除为逻辑‘1’状态。该操作与擦除操作类似，只是操作码不同。对于‘93C’设备，在最后一个数据位之前的CLK上升沿启动写入周期。执行ERAL操作时，VCC必须≥ 4.5V。

3.6 擦除/写入禁用和启用（EWDS/EWEN）

设备上电后默认处于擦除/写入禁用（EWDS）状态，所有编程模式必须先执行擦除/写入启用（EWEN）指令。EWDS指令可用于禁用所有擦除/写入功能，应在所有编程操作后执行。读取指令的执行与EWEN和EWDS指令无关。

3.7 读取操作

READ指令将寻址存储位置的串行数据输出到DO引脚。输出数据前会有一个虚拟零位，输出数据位在CLK的上升沿切换，并在指定的时间延迟（TPD）后稳定。当CS保持高电平时，可实现顺序读取。

3.8 写入操作

WRITE指令后跟随8位（ORG引脚为低电平或A版本设备）或16位（ORG引脚为高电平或B版本设备）的数据，写入指定地址。对于93AA66A/B/C和93LC66A/B/C设备，在最后一个数据位时钟输入到DI后，CS的下降沿启动自定时自动擦除和编程周期；对于93C66A/B/C设备，最后一个数据位的CLK上升沿启动该周期。通过检测DO引脚的状态，可以判断设备的Ready/Busy状态。

3.9 全写入操作（WRAL）

WRAL指令将整个存储阵列写入指定的数据。该操作与写入操作类似，对于‘93C’设备，在最后一个数据位的CLK上升沿启动自定时自动擦除和编程周期。执行WRAL操作时，VCC必须≥ 4.5V，且芯片必须处于EWEN状态。

四、引脚描述

4.1 引脚功能

引脚名称	PDIP	SOIC	TSSOP	MSOP	DFN (1)	TDFN (1)	SOT - 23	旋转SOIC	功能
CS	1	1	1	1	1	1	5	3