[发明专利]一种忆感器的等效模拟电路

说明书

本发明公开了一种忆感器的等效模拟电路。本发明包括集成运算放大器U1、U4、乘法器U2和乘法器U3，集成运算放大器U1的8引脚和乘法器U3的7引脚分别作为输入端和输出端，即忆感器的磁通和电流的测试端；集成运算放大器U1用于积分运算、求和运算、加法运算、反相运算；集成运算放大器U1与乘法器U2、乘法器U3相连，乘法器U2、U3实现信号的相乘，集成运算放大器U3实现加法运算以及和二极管实现指数运算。本发明提出了一种实现忆感器特性模拟电路，用以模拟忆感器的磁通‑电流特性，替代实际忆感器进行实验和应用及研究。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，具体涉及一种实现符合忆感器磁通量与电流的关系的等效模拟电路。

背景技术

2008年HP实验室第一次实现了忆阻器，一年后又进一步扩展了记忆元器件的范围，提出了两种新型的记忆元器件的概念，分别为忆容器和忆感器。这三种纳米尺度的记忆元件，无需外部电源即可实现信息存储、人工神经网络等功能。

到目前为止，忆阻器得到大量的研究和应用，但是，对忆感器的研究尚处于理论阶段，实际物理器件尚未实现，许多新的特性没有被发现。一方面，忆感器所具有的记忆数学模型不够完备，使得对于忆感器的基本电路分析及其应用受到限制，另一方面，在忆感器尚未实现情况下，可用其等效电路模型来研究其特性，但目前忆感器的电路模型还不完善，不能真实反映其实际特性。因此，本发明提出了一种新型的忆感器数学模型，基于该模型设计了其等效电路，该等效电路可替代尚未实现的忆感器，从而更好地研究忆感器的基本电路特性和应用电路设计。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出了一种忆感器数学模型及实现忆感器特性的模拟电路，用以模拟忆感器的磁通量电流特性，替代实际忆感器进行理论、实验和应用等方面的研究。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

设计了一种反映忆感器电流i(t)与磁通非线性关系的精确数学模型其中k、a、b为系数，为实现上述数学模型所设计的模拟电路为：

输入电压U通过一个电阻R₁与集成运算放大器U1的2引脚连接，电阻R₂通过和电容C₁并联，两端分别接到集成运算放大器U1的2引脚和1引脚。集成运算放大器U1的3引脚接地，集成运算放大器U1的4引脚接电源V_CC。集成运算放大器U1的引脚1通过电阻R₄连接到集成运算放大器U1的5引脚、电阻R₃和电容C₂并联的一端，电阻R₃和电容C₂并联的另一端连接到集成运算放大器U1的7引脚。集成运算放大器U1的1引脚连接到集成运算放大器U1的9引脚，集成运算放大器U1的9引脚通过电阻R₆连接到集成运算放大器U1的8引脚，集成运算放大器U1的8引脚连接电阻R₅；外加电压U₀通过R₈、R₉连接到U1的14引脚；其中集成运算放大器U1的引脚1、2、3与电阻R₁、电阻R₂和电容C₁构成积分运算电路，实现将电压U积分后转换为磁通；集成运算放大器U1的5、6、7引脚对应的运算放大器，与电阻R₃、R₄组成积分运算放大器，将磁通进行积分运算，得到磁通量的积分量；集成运算放大器U1的8、9、10引脚与电阻R₅、R₆组成反相器，将磁通量进行取反，得到正的磁通量；集成运算放大器U1的12、13、14引脚与电阻R₇、R₈、R₉组成加法器，得到指数项的指数。