Bagaimana cara membuat sirkuit memori tegangan analog?

Saya mencari rangkaian yang dapat, pada input, mengingat voltase dan output tertentu yang voltasenya tidak terbatas bahkan setelah input telah diambil. Sirkuit tidak boleh mengubah outputnya sampai input baru telah disediakan.

Saya mengerti bahwa rangkaian seperti itu dapat dibuat dengan mengambil sampel secara digital input hingga beberapa resolusi sewenang-wenang, tetapi saya ingin tahu apakah solusi analog yang sederhana dimungkinkan.

Saya juga ingin menjaga solusi ini murni elektronik, karena saya juga dapat membayangkan solusi mekanik di mana rangkaian umpan balik secara mehanically mengendalikan potensiometer.

Akhirnya, saya idealnya tidak ingin sirkuit bergantung pada stabilitas pasif dari setiap input mengambang. Rangkaian harus stabil setidaknya selama beberapa jam.

Ini bukan jawaban praktis kecuali Anda kebetulan bekerja untuk perusahaan dengan sumber daya, katakanlah, Intersil, tetapi ada teknologi untuk membuat pekerjaan ini. Pertimbangkan referensi tipe ISL21080 yang memegang muatan, semoga untuk umur peralatan yang mereka pasang, berdasarkan pada kapasitansi kecil yang diisolasi oleh efek tunneling kuantum. Asalkan mereka tidak terlalu banyak menghalangi sinar-X dll. Mereka akan tetap cukup stabil selama bertahun - tahun . Lihat, misalnya, catatan aplikasi ini .

Saya mungkin menambahkan hal semacam ini memberi saya semangat.

Untuk aplikasi biasa, kemungkinan besar digital adalah cara untuk melakukannya.

Teknologi EEPROM terpecah menjadi dua cabang di awal 1980-an - satu oksida tipis (FLOTOX) dengan Intel dan Seeq dan oksida tebal lainnya (Xicor). Pada hari-hari awal, ada kelemahan untuk kedua rute. Biaya bocor oksida tipis dan oksida tebal pada dasarnya tidak mungkin untuk diukur. Ada masalah lain, tetapi mereka tidak berlaku di sini.

Mengingat oksida tebal tidak "membocorkan" elektron, saya bertanya kepada para perancang di Xicor tentang resolusi teoretis dari satu sel oksida tebal jika kita mengabaikan batasan amp indera, dan mereka mengatakan itu bisa mendekati 1ppm (kira-kira 20 bit) . Karena saya juga dikaitkan dengan LTC, yang merupakan salah satu pemimpin dalam referensi tegangan presisi yang secara inheren haus daya, yang membuat saya berpikir sel EEPROM tunggal dapat diadaptasi menjadi referensi tegangan listrik presisi tinggi dan sangat rendah. Pemikiran jangka panjang saya adalah bahwa teknologi ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk digunakan dalam AI dan digunakan bersama dengan n-blocking non-blocking, multi-volatile non-volatile yang dapat dikonfigurasi ulang.

Maju cepat sekitar 15 tahun - Xicor akhirnya mengembangkan perangkat seperti itu dan kemudian diakuisisi oleh Intersil. Mengingat ketidakmampuan untuk skala, visi jangka panjang mungkin tidak praktis. Namun, teknologi lain dapat mengaktifkan visi bila dikombinasikan dengan perangkat lunak yang dapat dikonfigurasi ulang mux.

Perangkat ini memang ada meskipun tidak tersedia dalam jumlah satuan, penguat outputnya akan menghalangi dan sangat non-linear.

Ini adalah Floating Gate MOSFET, digunakan dalam memori Flash, EEPRom dan sejenisnya. Biaya pemrograman dapat bervariasi meskipun agak tidak dapat diprediksi karena penerowongan FN (Fowler Nordheim) akan menjadi variabel di seluruh die. Sementara non-linear itu adalah efek proporsional sehingga Anda bisa membayangkan merancang sebuah rangkaian yang mem-linearkan efek pemrograman (dari Vth shift). Ini akan stabil selama berminggu-minggu hingga berbulan-bulan sehingga memenuhi persyaratan jam yang Anda butuhkan.

Tetapi banyak tergantung pada spesifikasi yang Anda butuhkan, berapa banyak penyimpangan diterima dll.

Untuk lebih jelasnya di sini, saya berbicara tentang perangkat individu / transistor bukan komponen lengkap karena sirkuit dukungan dari Flash akan mencegah Anda dari operasi sel dengan cara ini.

Berikut adalah 3 referensi dari artikel EDN yang berbicara tentang perusahaan bernama GTronix yang diakuisisi oleh National Semi (sekarang TI).

Lee, BW, BJ Sheu, dan H Yang, "sinapsis gerbang mengambang Analog untuk komputasi neural tujuan umum VLSI," Transaksi IEEE pada Sirkuit dan Sistem, Volume 38, Edisi 6, Juni 1991, hal 654.

Fujita, O, dan Y Amemiya, "Perangkat memori analog gerbang mengambang untuk jaringan saraf," Transaksi IEEE pada Perangkat Elektron, Volume 40, Edisi 11, November 1993, hal 2029.

Smith, PD, M Kucic, dan P Hasler, "Pemrograman yang akurat dari array gerbang-mengambang analog," Simposium Internasional IEEE pada Sirkuit dan Sistem, Volume 5, Mei 2002, hal V-489.

Ada kelas lain dari perangkat yang disebut transistor MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) di mana ada dua dielektrik di gerbang, salah satunya adalah Si3N4 yang memiliki banyak jebakan. Perangkat ini beroperasi sangat mirip dengan sel flash di atas.

Saya meninggalkan komentar dan memikirkannya sebentar dan akan mengatakan dengan keyakinan penuh harapan bahwa itu tidak ada - beberapa hanyut dari tegangan "sampel" tidak hanya mungkin tetapi kepastian. Resolusi tampaknya penting, (seperti tersirat dalam pertanyaan Anda) dan inilah mengapa saya katakan itu tidak ada. Kebisingan adalah faktor lain yang akan mengurangi kesetiaan dari apa yang Anda sampel.

Bahkan sistem digital (dengan resolusi lebih dari cukup) akan tidak akurat dalam mereproduksi tegangan yang Anda "simpan". Apa pun yang diambil sampai batasnya akan menjadi masalah. Gagasan potensiometer (disarankan dalam pertanyaan) juga cacat karena bergantung pada tegangan referensi di terminal yang disimpan (atau direproduksi) - Anda tidak dapat mengetahui bagaimana hal-hal ini melayang tetapi, sekali lagi, semuanya tergantung pada menerima kesalahan atau menolak kesalahan itu.

Ya, chip ISD bekerja dengan cara ini. Faktanya seorang penemu di tahun 1990-an mengklaim telah menemukan cara untuk menyimpan seluruh film 1 jam dalam chip memori analog 16MB.

Masalahnya ternyata (Yup Anda tebak!) Tegangan melayang dari waktu ke waktu. Tentu chip akan menyimpan film Anda dengan baik selama sehari, mungkin dua tetapi bahkan bertenaga akhirnya akan menurunkan penggunaan karena nilai-nilai individu yang disimpan tidak dapat dipulihkan tanpa merujuk ke file asli. Saya benar-benar melihat ke dalam menggunakan ini untuk menyimpan sinyal SSTV tetapi mengalami masalah yang sama, floppy disk konvensional atau bahkan kaset VHS jauh lebih dapat diandalkan.