Jak stworzyć analogowy obwód pamięci napięcia?

Szukam obwodu, który na wejściu może zapamiętać pewne napięcie i wyprowadzać je na czas nieokreślony, nawet po odebraniu wejścia. Obwód nie powinien zmieniać swojej mocy wyjściowej, dopóki nie zostanie wprowadzone nowe wejście.

Rozumiem, że taki obwód można wykonać poprzez cyfrowe próbkowanie wejścia do dowolnej arbitralnej rozdzielczości, ale chciałbym wiedzieć, czy możliwe jest proste rozwiązanie analogowe.

Chciałbym również zachować to rozwiązanie wyłącznie w formie elektronicznej, ponieważ mogę również przewidzieć rozwiązanie mechaniczne, w którym obwód sprzężenia zwrotnego mehanicznie steruje potencjometrem.

Wreszcie, idealnie nie chciałbym, aby obwód polegał na pasywnej stabilności jakichkolwiek pływających wejść. Obwód powinien być stabilny przez co najmniej godziny.

To nie jest praktyczna odpowiedź, chyba że zdarzy ci się pracować dla firmy z zasobami, powiedzmy, Intersil, ale istnieje technologia umożliwiająca taką pracę. Rozważ referencje typu ISL21080, które utrzymują ładunek, mam nadzieję, że przez cały okres użytkowania sprzętu, w którym są zainstalowane, w oparciu o niewielką pojemność izolowaną przez efekty tunelowania kwantowego. Pod warunkiem, że nie przeszkadzają zbytnio w promieniowaniu rentgenowskim itp., Pozostaną dość stabilne przez lata . Patrz na przykład ta nota aplikacyjna .

Mogę dodać, że tego rodzaju rzeczy dają mi wolę.

W zwykłej aplikacji cyfrowa jest najprawdopodobniej właściwą drogą.

Technologia EEPROM podzieliła się na dwie gałęzie na początku lat 80. - jeden cienki tlenek (FLOTOX) z Intelem i Seeq oraz drugi gruby tlenek (Xicor). Na początku istniały słabości obu tras. Cienki wyciekający tlenek i gruby tlenek z natury były niemożliwe do zeskalowania. Były inne problemy, ale nie dotyczą one tutaj.

Biorąc pod uwagę, że gruby tlenek nie „przecieka” elektrony, zapytałem projektantów z Xicor o teoretyczną rozdzielczość pojedynczego grubego ogniwa tlenkowego, jeśli zlekceważymy ograniczenia wzmacniaczy sensownych, i powiedzieli, że może zbliżyć się do 1ppm (około 20 bitów) . Ponieważ byłem również związany z LTC, który był jednym z liderów w zakresie precyzyjnych referencji napięcia, które z natury były energochłonne, doprowadziło mnie to do wniosku, że pojedyncze ogniwo EEPROM może być przystosowane do wysokiej precyzji i bardzo niskiego napięcia odniesienia. Moje długoterminowe myślenie było takie, że ta technologia mogłaby być dalej rozwijana do użytku w AI i używana w połączeniu z n wentylatorami nieblokującymi, rekonfigurowalnymi nieulotnymi multiplekserami.

Przewijanie do przodu o około 15 lat - Xicor opracował takie urządzenie, a następnie został przejęty przez Intersil. Biorąc pod uwagę niemożność skalowania, wizja długoterminowa prawdopodobnie nie jest praktyczna. Jednak inne technologie mogą umożliwić widzenie w połączeniu z multiplekserem konfigurowalnym programowo.

To urządzenie istnieje, chociaż nie jest łatwo dostępne w ilościach jednostkowych, jego wzmacniacze wyjściowe przeszkadzają i jest bardzo nieliniowy.

Jest to MOSFET Floating Gate, używany w pamięci Flash, EEPRom i podobnych. Opłata za programowanie może być zmienna, choć nieco nieprzewidywalna, ponieważ tunelowanie FN (Fowler Nordheim) będzie zmienne w całej matrycy. Choć nieliniowy, jest to efekt proporcjonalny, więc można sobie wyobrazić zaprojektowanie obwodu, który zlinearyzuje efekt programowania (przesunięcie Vth). Będzie stabilny przez kilka tygodni lub miesięcy, więc spełnia wymagania godzin, które według ciebie będą potrzebne.

Ale wiele zależy od specyfikacji, których potrzebujesz, ile znoszenia jest dopuszczalne itp.

Żeby było jasne, mówię o pojedynczym urządzeniu / tranzystorze, a nie o kompletnym komponencie, ponieważ obwody podtrzymujące Flash uniemożliwiają w ten sposób obsługę ogniw.

Oto 3 referencje z artykułu EDN mówiącego o firmie o nazwie GTronix, która została przejęta przez National Semi (obecnie TI).

Lee, BW, BJ Sheu i H Yang, „Analogowe pływające bramy synaps do obliczeń neuronowych VLSI ogólnego przeznaczenia”, Transakcje IEEE na obwodach i systemach, Tom 38, Wydanie 6, Czerwiec 1991, str. 654.

Fujita, O i Y Amemiya, „Analogowe urządzenie pamięci typu pływająca brama dla sieci neuronowych”, Transakcje IEEE na urządzeniach elektronowych, tom 40, wydanie 11, listopad 1993, str. 2029.

Smith, PD, M Kucic i P Hasler, „Dokładne programowanie analogowych tablic pływających”, Międzynarodowe Sympozjum IEEE na temat obwodów i systemów, Tom 5, maj 2002, str. V-489.

Istnieje kolejna klasa urządzeń, zwana tranzystorem MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor), w której w bramie znajdują się dwa dielektryki, z których jednym jest Si3N4, który ma wiele pułapek. To urządzenie działa bardzo podobnie do powyższej komórki flash.

Zostawiłem komentarz i zastanowiłem się przez chwilę i z nadzieją powiem, że nie istnieje - pewne odejście od „próbkowanego” napięcia jest nie tylko prawdopodobne, ale pewne. Wydaje się, że rozdzielczość ma kluczowe znaczenie (jak sugeruje twoje pytanie) i dlatego mówię, że nie istnieje. Hałas jest kolejnym czynnikiem, który zmniejszy wierność tego, co próbkowałeś.

Nawet system cyfrowy (z wystarczającą rozdzielczością) będzie niedokładny w odtwarzaniu napięcia, które najwyraźniej „zapamiętałeś”. Cokolwiek doprowadzone do granic będzie problemem. Idea potencjometru (zasugerowana w pytaniu) jest również błędna, ponieważ opiera się na utrzymywaniu (lub odtwarzaniu) napięcia odniesienia na jego zaciskach - nie możesz wiedzieć, jak te rzeczy delikatnie dryfują, ale znowu wszystko sprowadza się do przyjęcia błędu lub odrzucenia ten błąd.

Tak, układy ISD działają w ten sposób. W rzeczywistości wynalazca w latach 90. twierdził, że znalazł sposób na przechowanie całego 1-godzinnego filmu w 16 MB analogowym układzie pamięci.

Problemem okazało się (tak, zgadłeś!) Przesunięcie napięcia w czasie. Pewnie, że układ przechowywałby twój film dobrze przez jeden dzień, być może dwa, ale nawet zasilany w końcu pogorszyłby się, ponieważ nie można go odzyskać bez odwoływania się do oryginalnego pliku. Właściwie zastanawiałem się nad wykorzystaniem tego do przechowywania sygnałów SSTV, ale natknąłem się na ten sam problem, konwencjonalne dyskietki, a nawet taśma VHS były znacznie bardziej niezawodne.