Comment faire un circuit de mémoire de tension analogique?

Je recherche un circuit qui puisse, en entrée, mémoriser une certaine tension et sortir cette tension indéfiniment même après que l'entrée a été supprimée. Le circuit ne doit pas modifier sa sortie tant qu'une nouvelle entrée n'a pas été fournie.

Je comprends qu'un tel circuit peut être réalisé en échantillonnant numériquement l'entrée jusqu'à une résolution arbitraire, mais je voudrais savoir si une solution analogique simple est possible.

Je voudrais également garder cette solution purement électronique, car je peux également envisager une solution mécanique dans laquelle un circuit de rétroaction commande de manière méhanique un potentiomètre.

Enfin, je ne voudrais idéalement pas que le circuit repose sur la stabilité passive de toute entrée flottante. Le circuit doit être stable pendant au moins heures.

Ce n'est pas une réponse pratique à moins que vous ne travailliez pour une entreprise avec les ressources d'Intersil, par exemple, mais la technologie existe pour que cela fonctionne. Considérez les références de type ISL21080 qui tiennent la charge, espérons-le pour la durée de vie de l'équipement dans lequel elles sont installées, basées sur une minuscule capacité isolée par des effets de tunnel quantique. À condition qu'ils n'obtiennent pas trop de rayons X, etc., ils resteront assez stables pendant des années . Voir, par exemple, cette note d'application .

Je pourrais ajouter que ce genre de chose me donne les volontés.

Pour une application ordinaire, le numérique est probablement la voie à suivre.

La technologie EEPROM s'est divisée en deux branches au début des années 80 - une oxyde mince (FLOTOX) avec Intel et Seeq et l'autre oxyde épais (Xicor). Au début, il y avait des faiblesses sur les deux routes. L'oxyde mince a une fuite de charge et l'oxyde épais est intrinsèquement impossible à l'échelle. Il y avait d'autres problèmes, mais ils ne s'appliquent pas ici.

Étant donné que l'oxyde épais n'a pas "fuit" d'électrons, j'ai demandé aux concepteurs de Xicor la résolution théorique d'une seule cellule d'oxyde épais si nous ignorions les limites des amplis de détection, et ils ont dit qu'il pouvait approcher 1 ppm (environ 20 bits). . Étant donné que j'étais également associé au LTC, qui était l'un des leaders des références de tension de précision intrinsèquement gourmandes en énergie, cela m'a amené à penser qu'une seule cellule EEPROM pouvait être adaptée pour être une référence de tension de haute précision et de très faible puissance. Ma pensée à plus long terme était que cette technologie pourrait être développée davantage pour une utilisation dans l'IA et utilisée en conjonction avec n multiplexeurs non bloquants, non volatils et reconfigurables.

Avance rapide d'environ 15 ans - Xicor a fini par développer un tel appareil, puis a été acquis par Intersil. Étant donné l'incapacité à évoluer, la vision à plus long terme n'est probablement pas pratique. Cependant, d'autres technologies peuvent permettre la vision lorsqu'elles sont combinées avec un logiciel multiplexeur reconfigurable.

Cet appareil existe bien qu'il ne soit pas facilement disponible en quantités unitaires, ses amplificateurs de sortie gêneront et il est très non linéaire.

Il s'agit d'un MOSFET à porte flottante, utilisé dans la mémoire Flash, l'EEPRom et les autres. La charge de programmation peut être variable, quoique quelque peu imprévisible, car le tunnelage FN (Fowler Nordheim) sera variable à travers le dé. Bien que non linéaire, il s'agit d'un effet proportionnel, vous pouvez donc imaginer concevoir un circuit qui linéarise l'effet de programmation (du Vème décalage). Il sera stable au cours des semaines ou des mois afin de répondre aux exigences d'heures dont vous dites avoir besoin.

Mais cela dépend beaucoup des spécifications dont vous avez besoin, de la quantité de dérive acceptable, etc.

Juste pour être clair ici, je parle de l'appareil / transistor individuel et non du composant complet car les circuits de support d'un flash vous empêcheront de faire fonctionner les cellules de cette manière.

Voici 3 références d'un article d' EDN parlant d'une société appelée GTronix qui a été acquise par National Semi (maintenant TI).

Lee, BW, BJ Sheu et H Yang, «Synapses analogiques à grille flottante pour le calcul neuronal VLSI à usage général», IEEE Transactions on Circuits and Systems, volume 38, numéro 6, juin 1991, p. 654.

Fujita, O et Y Amemiya, «Un dispositif de mémoire analogique à grille flottante pour les réseaux de neurones», IEEE Transactions on Electron Devices, Volume 40, numéro 11, novembre 1993, p. 2029.

Smith, PD, M Kucic et P Hasler, «Programmation précise de réseaux analogiques à grille flottante», Symposium international de l'IEEE sur les circuits et les systèmes, volume 5, mai 2002, p. V-489.

Il existe une autre classe d'appareils appelée transistor MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) dans laquelle il y a deux diélectriques dans la grille, dont l'un est Si3N4 qui a beaucoup de pièges. Cet appareil fonctionne de manière très similaire à la cellule flash ci-dessus.

J'ai laissé un commentaire et y ai réfléchi pendant une minute et je dirai avec une certitude pleine d'espoir qu'elle n'existe pas - une dérive loin de la tension "échantillonnée" est non seulement probable mais une certitude. La résolution est cruciale, semble-t-il (comme l'indique votre question) et c'est pourquoi je dis qu'elle n'existe pas. Le bruit est un autre facteur qui réduira la fidélité de ce que vous avez échantillonné.

Même un système numérique (avec une résolution plus que suffisante) sera imprécis pour reproduire la tension que vous avez apparemment "stockée". Tout ce qui est pris à des limites sera un problème. L'idée du potentiomètre (suggérée dans la question) est également erronée car elle repose sur le maintien (ou la reproduction) de la tension de référence à ses bornes - vous ne pouvez pas savoir comment ces choses dérivent minutieusement, mais, encore une fois, tout dépend de l'acceptation d'une erreur ou du rejet cette erreur.

Oui, les puces ISD fonctionnent de cette façon. En fait, un inventeur des années 1990 a affirmé avoir trouvé un moyen de stocker un film entier d'une heure dans une puce de mémoire analogique de 16 Mo.

Le problème s'est avéré être (oui vous l'avez deviné!) Une dérive de tension au fil du temps. Bien sûr, la puce stockerait très bien votre film pendant une journée, peut-être deux, mais même alimentée finalement, elle se dégraderait au-delà de l'utilisation car les valeurs individuelles stockées ne pouvaient pas être récupérées sans se référer au fichier d'origine. En fait, j'ai cherché à utiliser cela pour stocker des signaux SSTV, mais j'ai rencontré le même problème, les disquettes conventionnelles ou même les bandes VHS étaient beaucoup plus fiables.