アナログ電圧メモリ回路はどのように作成できますか？

入力時に特定の電圧を記憶し、入力を取り除いた後でもその電圧を無期限に出力できる回路を探しています。回路は、新しい入力が提供されるまで出力を変更しないでください。

このような回路は、任意の解像度まで入力をデジタルサンプリングすることで作成できることを理解していますが、単純なアナログソリューションが可能かどうかを知りたいと思います。

また、フィードバック回路がポテンショメータを機械的に制御する機械的なソリューションも想定できるため、このソリューションを純粋に電子的に保ちたいと思います。

最後に、理想的には、フローティング入力の受動的な安定性に依存する回路を好まないでしょう。回路は少なくとも数時間は安定している必要があります。

これは、たとえばIntersilのリソースを備えた企業で働いている場合を除き、実用的な答えではありませんが、この作業を行うためのテクノロジーが存在します。量子トンネル効果によって分離された小さな静電容量に基づいて、インストールされている機器の寿命の間、電荷を保持するISL21080タイプのリファレンスを検討してください。X線などの邪魔にならない限り、何年もかなり安定しています。たとえば、このアプリケーションノートをください。

私はこの種のものが私にウィリーを与えることを追加するかもしれません。

通常のアプリケーションでは、デジタルが最も適している方法です。

このデバイスは存在しますが、単一ユニット単位では容易に入手できず、出力アンプが邪魔になり、非常に非線形です。

これは、フラッシュメモリ、EEPRom、およびilkで使用されるフローティングゲートMOSFETです。FNトンネリング（ファウラーノルドハイム）はダイ全体で可変であるため、プログラミング費用は可変ですが、いくぶん予測不可能です。非線形ではありますが、比例効果なので、（Vthシフトの）プログラミング効果を線形化する回路の設計を想像できます。数週間から数か月にわたって安定しているため、必要な時間の要件を満たします。

しかし、多くは、必要な仕様、許容されるドリフトの量などに依存します。

ここで明確にするために、フラッシュのサポート回路がこの方法でセルを操作することを妨げるため、完全なコンポーネントではなく個々のデバイス/トランジスタについて話しています。

EDNからの3つの参照National Semi（現在はTI）に買収されたGTronixと呼ばれる会社に関する記事。

Lee、BW、BJ Sheu、およびH Yang、「汎用VLSIニューラル計算用のアナログフローティングゲートシナプス」、IEEE Transactions on Circuits and Systems、Volume 38、Issue 6、1991年6月、654ページ。

藤田、O、Y雨宮、「ニューラルネットワーク用フローティングゲートアナログメモリデバイス」、IEEE Transactions on Electron Devices、Volume 40、Issue 11、1993年11月、2029ページ。

Smith、PD、M Kucic、およびP Hasler、「アナログフローティングゲートアレイの正確なプログラミング」、IEEE International Symposium on Circuits and Systems、Volume 5、2002年5月、pg V-489。

ここに、MNOSトランジスタ（Metal Nitride Oxide Semiconductor）と呼ばれる別のクラスのデバイスがあります。ここでは、ゲートに2つの誘電体があり、その1つは多くのトラップを持つSi3N4です。このデバイスは、上記のフラッシュセルと非常によく似た動作をします。

EEPROMテクノロジーは、1980年代初期に2つのブランチに分かれました。1つはIntelとSeeqを使用した薄い酸化膜（FLOTOX）、もう1つは厚い酸化膜（Xicor）です。初期には、両方のルートに弱点がありました。薄い酸化物は電荷を漏らし、厚い酸化物は本質的にスケーリングすることが不可能でした。他の問題もありましたが、ここでは当てはまりません。

厚い酸化物は電子を「漏らさない」ことを考えて、Xicorの設計者に、単一の厚い酸化物セルの理論的な解像度について、センスアンプの制限を無視し、1ppm（約20ビット）に近づくことができるかどうかを尋ねました。また、本質的に電力を消費する高精度電圧リファレンスのリーダーの1つであるLTCにも関わっていたため、単一のEEPROMセルを高精度で非常に低電力の電圧リファレンスに適合させることができると考えました。私の長期的な考えは、このテクノロジーをAIで使用するためにさらに開発し、n個のファンアウト、ノンブロッキング、再構成可能な不揮発性マルチプレクサーと組み合わせて使用​​できることでした。

約15年前に-Xicorはそのようなデバイスを開発し、その後Intersilに買収されました。スケーリングできないことを考えると、長期的なビジョンはおそらく実用的ではありません。ただし、ソフトウェアとソフトウェアの再構成可能なマルチプレクサを組み合わせた場合、他のテクノロジーを使用してビジョンを実現できます。

私はコメントを残し、それについて少し考えて、それが存在しないことを希望に満ちた確実性で言います-「サンプリングされた」電圧からのいくらかのドリフトは可能性が高いだけでなく確実性です。（あなたの質問に暗示されているように）解像度は重要であると思われ、これが存在しないと私が言う理由です。ノイズは、サンプリングしたものの忠実度を低下させる別の要因です。

（十分な解像度を超える）デジタルシステムであっても、明らかに「保存」された電圧を再現するのは不正確です。限界に達するものはすべて問題になります。ポテンショメーターのアイデア（問題で示唆されている）も、端子間の基準電圧が維持（または再現）されていることに依存しているため、欠陥があります-これらのものがどのように微妙にドリフトするかを知ることはできませんが、再び、エラーを受け入れるか拒否するそのエラー。

はい、ISDチップはこのように機能します。実際、1990年代の発明者は、1時間の映画全体を16MBのアナログメモリチップに保存する方法を見つけたと主張しました。

問題は、時間の経過に伴う電圧ドリフトであることがわかりました（そうですね！）。確かにチップは1日間、おそらく2日間でもムービーを正常に保存しますが、保存された個々の値は元のファイルを参照せずに復元できなかったため、最終的には使用しても劣化します。私は実際にこれを使用してSSTV信号を保存することを検討しましたが、同じ問題に遭遇しました。従来のフロッピーディスクまたはVHSテープでさえ、はるかに信頼性がありました。