Come si può creare un circuito di memoria a tensione analogica?

Sto cercando un circuito che, in ingresso, possa ricordare una certa tensione ed emettere quella tensione indefinitamente anche dopo che l'ingresso è stato tolto. Il circuito non dovrebbe cambiare la sua uscita fino a quando non è stato fornito un nuovo ingresso.

Capisco che un tale circuito può essere realizzato campionando digitalmente l'ingresso fino a una risoluzione arbitraria, ma vorrei sapere se è possibile una semplice soluzione analogica.

Vorrei anche mantenere questa soluzione puramente elettronica, in quanto posso anche prevedere una soluzione meccanica in cui un circuito di feedback controlla mehanically un potenziometro.

Infine, idealmente non vorrei che il circuito si basasse sulla stabilità passiva di qualsiasi ingresso flottante. Il circuito dovrebbe essere stabile per almeno ore.

Questa non è una risposta pratica a meno che tu non lavori per un'azienda con le risorse di, diciamo, Intersil, ma la tecnologia esiste per farlo funzionare. Considera i riferimenti di tipo ISL21080 che mantengono la carica, si spera per la vita dell'apparecchiatura in cui sono installati, basati su una piccola capacità isolata da effetti quantistici di tunnel. A condizione che non interferiscano troppo con i raggi X, ecc. Rimarranno piuttosto stabili per anni . Vedi, ad esempio, questa nota applicativa .

Potrei aggiungere questo tipo di cose che mi danno i willies.

Per un'applicazione ordinaria, il digitale è molto probabilmente la strada da percorrere.

La tecnologia EEPROM si è divisa in due rami nei primi anni '80: un ossido sottile (FLOTOX) con Intel e Seeq e l'altro ossido spesso (Xicor). All'inizio, c'erano entrambi punti deboli su entrambe le rotte. Carica di ossido sottile trapelato e ossido spesso era intrinsecamente impossibile da ridimensionare. Ci sono stati altri problemi, ma non si applicano qui.

Dato che l'ossido spesso non "perde" elettroni, ho chiesto ai progettisti di Xicor della risoluzione teorica di una singola cella di ossido spesso se abbiamo scontato i limiti degli amplificatori di rilevamento e hanno detto che potrebbe avvicinarsi a 1 ppm (circa 20 bit) . Da quando ero anche associato a LTC, che era uno dei leader nei riferimenti di tensione di precisione intrinsecamente affamati di energia, ciò mi ha portato a pensare che una singola cella EEPROM potesse essere adattata per essere un riferimento di alta tensione e bassissima tensione di alimentazione. Il mio pensiero a più lungo termine è stato che questa tecnologia potrebbe essere ulteriormente sviluppata per l'uso nell'intelligenza artificiale e utilizzata in combinazione con n multiplexer non volatili, riconfigurabili e non fan-out, riconfigurabili.

Avanzamento rapido di circa 15 anni - Xicor ha finito per sviluppare un tale dispositivo e successivamente è stato acquisito da Intersil. Data l'incapacità di ridimensionamento, la visione a lungo termine probabilmente non è pratica. Tuttavia, altre tecnologie possono abilitare la visione se combinate con un software riconfigurabile mux software.

Questo dispositivo esiste anche se non è prontamente disponibile in quantità unitarie singole, i suoi amplificatori di uscita si frapporranno ed è molto non lineare.

È un MOSFET a gate flottante, utilizzato nella memoria Flash, EEPRom e simili. Il costo di programmazione può essere variabile anche se in qualche modo imprevedibile poiché il tunneling FN (Fowler Nordheim) sarà variabile attraverso il dado. Sebbene non lineare, si tratta di un effetto proporzionale, quindi è possibile immaginare di progettare un circuito che linearizzi l'effetto di programmazione (di Vth shift). Sarà stabile per settimane o mesi, quindi soddisfa i requisiti delle ore di cui hai bisogno.

Ma molto dipende dalle specifiche di cui hai bisogno, da quanta deriva è accettabile ecc.

Giusto per essere chiari qui, sto parlando del singolo dispositivo / transistor non del componente completo poiché i circuiti di supporto di un Flash ti impediranno di far funzionare le celle in questo modo.

Ecco 3 riferimenti da un articolo EDN che parla di una società chiamata GTronix che è stata acquisita da National Semi (ora TI).

Lee, BW, BJ Sheu e H Yang, "Sinapsi analogiche a gate flottante per il calcolo neurale VLSI per scopi generici", Transazioni IEEE su circuiti e sistemi, Volume 38, Numero 6, giugno 1991, pag. 654.

Fujita, O e Y Amemiya, "Un dispositivo di memoria analogica a gate flottante per reti neurali", Transazioni IEEE su dispositivi elettronici, Volume 40, Numero 11, novembre 1993, pag. 2029.

Smith, PD, M Kucic e P Hasler, "Accurata programmazione di array di gate flottanti analogici", Simposio internazionale IEEE su circuiti e sistemi, volume 5, maggio 2002, pag. V-489.

Esiste un'altra classe di dispositivi che si chiama transistor MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) in cui ci sono due dielettrici nel gate, uno dei quali è Si3N4 che ha molte trappole. Questo dispositivo funziona in modo molto simile alla cella flash sopra.

Ho lasciato un commento e ci ho pensato per un minuto e dirò con speranza sicura che non esiste - un certo allontanamento dalla tensione "campionata" non è solo probabile ma una certezza. Sembra che la risoluzione sia critica (come implicito nella tua domanda) ed è per questo che dico che non esiste. Il rumore è un altro fattore che ridurrà la fedeltà di ciò che hai campionato.

Anche un sistema digitale (con una risoluzione più che sufficiente) sarà impreciso nel riprodurre la tensione che apparentemente "memorizza". Qualsiasi cosa portata ai limiti sarà un problema. L'idea del potenziometro (suggerita nella domanda) è anche errata perché si basa sulla tensione di riferimento attraverso i suoi terminali che viene mantenuta (o riprodotta) - non si può sapere come queste cose si spostano minuziosamente, ma, di nuovo, tutto dipende dall'accettare un errore o rifiutare quell'errore.

Sì, i chip ISD funzionano in questo modo. In effetti, un inventore negli anni '90 affermò di aver trovato il modo di archiviare un intero film di 1 ora in un chip di memoria analogica da 16 MB.

Il problema si è rivelato essere (Yup indovinato!) La tensione si sposta nel tempo. Sicuramente il chip memorizzerebbe il tuo film bene per un giorno, forse due ma anche alimentato alla fine si degraderebbe inutilmente perché i singoli valori memorizzati non potevano essere recuperati senza fare riferimento al file originale. In realtà ho cercato di usarlo per memorizzare i segnali SSTV ma ho riscontrato lo stesso problema, i floppy disk convenzionali o persino il nastro VHS erano molto più affidabili.