如何制作1位永久存储器电路?

电器工程 记忆 闪光 sd 电容式 闪存
2022-01-06 12:22:15

我想制作一个简单的电路来存储或保存 1 位数据。即使电源与电路断开,电路也应该能够记住 LED 的状态(开或关)。我需要它像手机的硬盘、闪存或 SD 存储卡一样工作。

我做了一个如图所示的电路,输出是一个与470欧姆电阻串联的LED。我使用两个衬套按钮对电容器进行充电或放电,以使输出 LED 亮或灭。

断开电源或关闭电源后,电路能够记住 LED 的状态几分钟。

2 或 3 分钟后,电容器完全放电,电路丢失数据。

在此处输入图像描述 如何阻止电容器放电?或者我怎样才能减慢放电速度,使电路在一周或更长时间后丢失数据?

在这个电路中,我使用 555 作为逆变器(不是门),但我可以使用任何其他 IC,我的目标只是制作一个简单的永久存储器。

4个回答

原始的电子非易失性存储器基于铁氧体磁芯。虽然在一个方向或另一个方向上磁化这样的核心以存储 1 或 0 相对容易,但需要一些相当复杂的电路才能可靠地读回它。

现代非易失性芯片依赖于电荷存储,但为了实现这一点,您需要能够创建一个基本上为零泄漏的电容器,以及一种读取该电荷的方法。这只能在微电子学的背景下完成,其中电容器是完全包裹在玻璃(二氧化硅)中的一小块金属(“浮动栅极”),并通过其对附近晶体管的影响来读取.

另一种选择是铁电 RAM (FRAM),它使用具有两种不同的稳定极化状态的特殊介电材料。同样,这只适用于微电子。

因此,您需要选择其他一些物理现象来存储您的信息。一个明显的选择是自锁继电器,它将信息存储在其电枢的物理位置中,该电枢由永磁体或弹簧保持在两个稳定位置中的任一个。可以通过施加相对较短的电流脉冲来改变位置,并且通过将电触点连接到电枢来完成读数。

制作一个轻弹机械开关的电路,例如。没用的盒子。电路需要通电才能改变/读取状态,但它会保持在两者之间。

一个简单的解决方案是一个微控制器,例如PIC12F635,它采用 8 引脚 DIP 或更小尺寸,并具有内置时钟和欠压复位电路(后者对于保持 EEPROM 非易失性的完整性很重要)贮存)。

需要的代码不多,不错的入门项目。

唯一需要的外部部件是 LED 的旁路电容和限流电阻。

最简单的解决方案可能是一个 2 线圈锁存信号继电器。

纯电子设备不会制造永久存储单元,但电容器中的电荷可以接近它(需要定期刷新)。EEPROM/闪存将此要求延长到 10 年,因此出于实际目的,它被称为永久。但这不是您使用普通组件所能做到的。

真正的永久存储器使用某种物理双稳态现象。Dave 提到的铁氧体磁芯的磁化被广泛使用(听说过“磁芯倾倒”吗?)。helloworld922 提到的双稳态(或自锁)继电器更易于使用。

当您了解早期计算机是如何做到这一点时,您必须意识到在单个单元的复杂性和驱动电路的复杂性之间存在平衡。铁氧体磁芯非常简单,但驱动,尤其是读出电路却非常复杂。对于双稳态继电器,情况正好相反:继电器相当复杂,但控制电路非常简单。

你的目的是什么?

  • 如果您想制作一个电池只是为了好玩,请使用双稳态继电器。

  • 如果你想在实践中演示它是如何完成的(DRAM/Flash)而不实用,请使用存储在电容器中的电荷,并定期刷新它。

  • 如果你想做一些实用的东西,请使用一个内置 EEPROM 的小型微控制器(或者可以对其 FLASH 进行自编程)。