专利名称：一种多值与准模拟信息动态存储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多值或准模拟信息的动态存贮器。特别涉及用一种数值密集的量化器进行动态再生的多值或准模拟信息的动态存贮器。
现有多值信息的存贮器电路是由一种输出电平随输入电平的增长而间断提升的多阈值量化电路所组成，这种量化电路的转移特性如
图1中阶梯状实线A所示。以它为基础实现的多值信息存贮器的逻辑示意图示于图2。当电子转接开关2接通2a接点时，输入电平Vin由输入端1送至多阈值量化电路3，在输出端4处便产生相应的量化电平VQ。随即使转接开关从接点2a脱开转接到2b上，于是VQ经反馈线5正反馈至量化电路3，以此在4处建立稳定自保的量化电平VQ，也就是存贮器的输出电平V0。反馈线5把量化电路输出电压直接接至量化电路的输入端，它的反馈特性在图1中应表示为45度斜线(虚线B)。图1中斜线与阶梯状实线的水平线段的多个交点构成此种电路的多个稳定状态，用以存贮多值信息。若多值信息的值数增加，则要求阶梯的台阶数增加，如图1中阶梯状实线C那样。随着台阶数的增加，阶梯线的水平线段缩短，要使每一水平线段都与斜线B相交，对阶梯线形状的精度要求也就随之而提高。若量化电路的转移特性与理想阶梯线C略有偏离，如阶梯线D，则其每个水平线段不再都与斜线相交，这就使一部分多值信息不能存贮。因而这种存贮器的缺点在于受量化电路实际精度的限制，难于实现数值密集的多值信息存贮器，更不能实现准模拟信息的存贮。
现用模拟信息存贮的方法是经过模-数转换器把模拟信号转换成数字信号后存贮在数字存贮器中，而在取出时则把取出的数字信号经过数-模转换器转换成准模拟信号。这种通过模-数转换器和数-模转换器的存贮方法，其存贮速度受到模-数和数-模转换的限制，且线路的复杂性也会因此大大增加。
为了克服现有技术的缺陷，本发明采用了由一个具有多条状转移特性的量化器与一个转换电路以及一个电容器组成并能使多值信息不论其数值间距如何均能经过再生保持不变的再生线路，以这样的再生线路通过电子开关与已存入信息的信息瞬间暂存器相连便能实现多值或准模拟信息的动态存贮。量化器的多条状转移特性曲线如图3所示。这种量化器的输出随输入电压的增加而在高状态及低状态之间来回变动，高状态与低状态可以是电平也可以是电流或其他的高低量。量化器输出的高低状态经转换电路转换成流出电流与流入电流两个状态。图4是一个以这种量化器为基础，由一个电容器作信息瞬间暂存器的多值信息存贮器的逻辑示意图。图中13为具有多条状转移特性的量化器，16为转换电路。当电子转接开关12接通与存贮器输入端11相连的12a接点时，输入电平Vin将电容器C1上的电压Vc充至Vin。随即使转接开关从接点12a脱开转接到12b上，于是Vc被反馈到量化器13的输入端。若量化器输入为Vc时它的输出为高状态(或低状态)，并由转换电路16转换成电流流出(或流入)，则此时对应于电容充电(或放电)，它使电压Vc上升(或下降)。当Vc上升(或下降)到使量化器改变输出状态时，就转而向反方向下降(或上升)，从而使Vc在量化器转移特性曲线的下降边(或上升边)附近微幅摆动。当量化器的下降边(或上升边)有狭窄过渡区时，Vc将会在此过渡区内充电电流等于电容器漏电电流处稳定下来。若转换电路16把量化器输出高状态转换成电容器充电，则Vc在下降边稳定。若转换电路16把量化器输出高状态转换成电容器放电，则Vc在上升边稳定。因而在量化器转移特性曲线中与多个下降边(或上升边)相对应的多个输入电压值就是本发明存贮器能使已存入的信息经过再生保持不变的多个电压值。由此可见，本发明多值信息存贮器对量化器转移特性的要求只需要具有高低二个状态并有上升和下降的多条形状即可。多个条状宽度的大小以及是否一致仅影响存贮多值信息的值与值之间距离精度，并不影响某个值能否存贮。因而能用条状很多很细密的量化器实现相当多数值的多值信息存贮器，用以直接贮存模拟信息，即实现准模拟量的直接存贮。
当图4中的电子转接开关12接通12a接点，信息由输入端直接存入电容器C1，此后C1起着信息的瞬间暂存作用，故可把它称为信息瞬间暂存器。当转接开关接通12b接点时，多条状量化器与转换电路连成一个闭合回路并与电容器C1连结在一起产生信息再生与保持作用，因而可以把这部分线路称作再生线路，此时C1除了继续起信息瞬间暂存的作用之外还兼作再生线路的一个组成部分。
对于用多个电容器作信息瞬间暂存器的多值或准模拟量动态存贮器，也是用这些电容器分别兼作再生线路的电容器，整个存贮器只需由一组多条状转移特性量化器和转换电路构成再生线路的公用闭合回路。在再生线路的公用闭合回路和各个电容器之间则由循环开关依次进行转换连接，图5示出它的逻辑示意图。当存入时，电子转接开关22接通22a接点，使输入端21处的模拟信号电压通过循环开关28依次向电容器C1、C2…Cn分别充电。接着，脱开接点22a，使电子转接开关22转接至22b，通过量化器23、转换电路26、通断开关27以及循环开关28对各个电容器上存入的信号电压依次进行再生，并连续循环下去使之保持不变。通断开关27的接通时间是在循环开关28接通每一电容器的时间之内，即它必须在接通每一电容器之后闭合，而又须在脱开每一电容器之前断开。
按照类似方式，本发明亦适用于用电荷耦合器件(CCD)作信息瞬间暂存器的多值或准模拟量动态存贮器，此时的不同点在于它用CCD移位器的闭合循环电路取代了上述的多个电容器与循环开关，并由一组多条状转移特性量化器与转换电路构成的闭合回路连接一个电容器组成公用的再生线路。图6示出它的逻辑示意图。当电子转接开关32接通32a接点时，输入端31处的信号电压便可直接向CCD移位器15中存入。随后，脱开接点32a，使电子转接开关32转接至32b，便可以通过量化器33、转换电路36、通断开关37以及电容器C1对CCD移位器中存入的信号电荷进行循环再生，使之保持不变。通断开关37的接通时间是在CCD移位器每两次紧邻移位的时刻之间。
在本发明的一项实施例中，用多个电压比较电路和门电路组成具有多条状转移特性的量化器，其逻辑示意图示于图7。其中，由引线端42引入决定多条状转移特性电压范围的参考电压Vref，通过多(n)个串联电阻R1、R2…Rn把Vref分成按电位高低顺序排列的多(n)级参考电位点，每一参考电位点各与一个电压比较器(A)的一个输入端相连，所有电压比较器的另一输入端均并接至量化器的输入端41。以每相邻两个参考电位点上连接的电压比较器为一对，高一级参考电位点接至一个比较器的正端，低一级参考电位点接至另一比较器的负端，每对比较器的输出接入一个“与”门(AND)。当输入端电位Vin处于某一对比较器所接二个参考电位点之间时，和这一对比较器相连的“与”门输出高电平。否则，当Vin不在这两个参考电位之间时，与之关联的“与”门输出低电平。一对比较器和一个“与”门为量化器的转移特性曲线贡献一个长条，多对比较器分别接入多个“与”门的输出均被接往一个“或”门(OR)，由此合并组成具有多( (n)/2 )条状转移特性的量化器。在使用这种结构的量化器时，图4、图5和图6中的转换电路16、26和36都只需用一个串联电阻。
图1为现有阶梯状量化器的转移特性曲线，图中横座标表示输入，纵座标表示输出，A为数值较稀疏的转移特性曲线，B为量化器的反馈特性曲线，C为理想的数值较密集的转移特性曲线，D为非理想的数值较密集的转移特性曲线。
图2为现有以阶梯状转移特性量化器为基础组成多值信息存贮器的逻辑示意图，图中1为存贮器的输入端，2为电子转接开关，2a和2b为可转换的接点，3为具有阶梯状转移特性的量化器，4为存贮器的输出端，5为反馈线。
图3为本发明多条状量化器的转移特性曲线，图中横座标表示输入，纵座标表示输出。
图4为本发明以多条状转移特性量化器为基础用单个电容器作信息瞬间暂存器的多值信息存贮器的逻辑示意图，图中11为存贮器的输入端，12为电子转接开关，12a和12b为可转换的接点，13为具有多条状转移特性的量化器，14为输出端，16为转换电路，C1为电容器。
图5为本发明以多条状转移特性量化器为基础用多个电容器作信息瞬间暂存器的准模拟信息动态存贮器的逻辑示意图，图中21为存贮器的输入端，22为电子转接开关，22a和22b为可转换的接点，23为具有多条状转移特性的量化器，24为输出端，26为转换电路，27为通断开关，28为循环开关，C1、C2…Cn为电容器。
图6为本发明以多条状转移特性量化器为基础用CCD移位器作信息瞬间暂存器的准模拟信息动态存贮器的逻辑示意图，图中31为存贮器的输入端，32为电子转接开关，32a和32b为可转换的接点，33为具有多条状转移特性的量化器，34为输出端，36为转换电路，37为通断开关，39为CCD移位器，C1为电容器。
图7为本发明一项实施例中所用多条状转移特性量化器的逻辑示意图，图中41为输入端，42为参考电压的引入端，44为输出端，R1、R2…Rn为电阻器，A为电压比较器，AND为“与”门，OR为“或”门。
权利要求
1.一种多值与准模拟信息动态存贮器，其特征为，它有由一个具有多条状转移特性的量化器和一个转换电路以及一个电容器组成的再生线路、有一个既能直接存入信息又能与再生线路相连使存入信息不断再生并保持不变的信息瞬间暂存器，并有控制信息瞬间暂存器是与存贮器输入端相连还是与再生线路相连的一个或多个电子开关，量化器的多条状转移特性是指这种量化器的输出随输入电压的增加而在高状态与低状态之间来回变动，高状态与低状态可以是电平也可以是电流或其它高低量，转换电路是指能把量化器输出的高低两种状态转换成流出电流与流入电流两种状态的电路，在再生线路中的多条状转移特性量化器与转换电路之间的输出与输入互相连结成闭合回路并在转换电路的输出端接一电容器，该电容器的另一端连接地或其他参考电位，信息瞬间暂存器与再生线路相连是指信息瞬间暂存器的输入与再生线路中转换电路的输出和多条状量化器的输入连结在一起。
2.按照权利要求1所述信息瞬间暂存器与电子开关的特征为，所述信息瞬间暂存器是由一端接地或其他参考电位的单个电容器组成，这一电容器在进行信息再生时又兼作所述再生线路的电容器，所述电子开关是一个电子转换开关，它使电容器的一端能与存贮器的输入端或再生线路进行转换连接。
3.按照权利要求1所述信息瞬间暂存器与电子开关的特征为，所述信息瞬间暂存器是由多个一端接地或其他参考电位的电容器组成，这些电容器在分别进行信息再生时又兼作所述再生线路的电容器，所述电子开关包括一个能使固定端与所述信息瞬间暂存器中每个电容器的一端依次进行转换连接的电子循环开关、一个使循环开关的固定端能与存贮器输入端或再生线路进行转换连接的电子转接开关以及一个电子通断开关，电子通断开关的接法是使它在电子转接开关脱开存贮器的输入端由电子循环开关进行转换连接时能够控制每个电容器的信息再生发生在该电容器得到循环开关连接的时间之内。
4.按照权利要求1所述信息瞬间暂存器与电子开关的特征为，所述信息瞬间暂存器是电荷耦合器件(CCD)移位器的闭合循环电路，所述电子开关包括一个使CCD移位器输入端能与存贮器输入端或再生线路进行转换连接的电子转换开关以及一个电子通断开关，电子通断开关的接法是使它在电子转接开关脱开存贮器的输入端后CCD移位器中每位存贮信息的再生发生在相邻两次移位的时刻之内。
5.按照权利要求1所述具有多条状转移特性的量化器，其特征为，它有由参考电源引入的多级参考电位点，有输入端的极性正负相间地按电位高低顺序连接在各参考电位点上的多个电压比较器，有由多个电压比较器的另一输入端并接在一起的所述多条状特性量化器的输入端，以正输入端接较高参考电位点的一个电压比较器与负输入端接紧邻较低参考电位点的另一电压比较器为一对，每对电压比较器的输出接往一个“与”门，所有“与”门的输出接往一个“或”门，并以“或”门的输出端作为所述多条状特性量化器的输出端。
6.按照权利要求1和5，所述转换电路的特征在于它是一个电阻器。
全文摘要
一种适用于多值和准模拟信息的动态存贮器，它有由一个具有多条状转移特性的量化器和一个转换电路以及一个电容器组成的再生线路，有既能直接存入信息又能与再生线路相连使存入信息不断再生保持不变的信息瞬间暂存器，并有控制信息瞬间暂存器与信息输入端或再生线路进行转换连结的电子开关。用多条状特性量化器组成的再生线路不论数值密集程度如何均能实现信息再生，从而能使存贮器实现高密集数值的动态存贮。
文档编号G11C11/56GK1030665SQ8710441
公开日1989年1月25日 申请日期1987年6月30日 优先权日1987年6月30日
发明者王守觉, 张学鹏 申请人:中国科学院半导体研究所