[发明专利]基于一阶广义忆阻器的加法器运算电路

摘要

一阶广义忆阻器的二极管文氏电桥电路，其特征在于：该电路由二极管(1N4148)、电容和电阻组成，二极管(1N4148)实现文氏电桥功能，电容和电阻组成RC振荡电路。本发明提出了以一阶广义忆阻器的二极管文氏电桥电路为基础，实现模拟电路中的反相、加法、积分、微分、指数和对数运算，为应用非常广泛的正弦波RC振荡电路,具有振荡较稳定、波形良好、振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节等优点的文氏桥振荡器提供了一种平台。

主权项

基于一阶广义忆阻器的加法器运算电路，其特征在于：所述基于一阶广义忆阻器的加法器运算电路由电阻，一阶广义忆阻器和运算放大器LF347BN组成，所述一阶广义忆阻器由二极管1N4148、电容和电阻组成，二极管1N4148实现文氏电桥功能，电容和电阻组成RC振荡电路；二极管D1的正极接二极管D4的负极，接一阶广义忆阻器的输入端，所述二极管D1的负极接电容C₀的一端，接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极接二极管D3的负极，接一阶广义忆阻器的输出端，所述二极管D2的负极接电容的一端，所述二极管D3的负极接二极管D2的正极，接一阶广义忆阻器的输出端，所述二极管D3的正极接二极管D4的正极，接电容C₀的另一端，接地，所述二极管D4的正极接二极管D3的正极，接电容C₀的另一端，接地，所述二极管D4的负极接二极管D1的正极，接忆阻器的输入端，所述电容C₀的一端接电阻R₀的一端，所述电容C₀的另一端接电阻R₀的另一端，接地；根据二极管文氏电桥的电路得出以下关系式：设定一阶广义忆阻器两端输入电压和电流分别为Vm和Im，电容C₀两端电压为V₀，其数学模型为：$I_m=G_m{V}_m=2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρV}}_0}\sinh \left({\mathrm{\ρV}}_m\right)$$\frac{{\mathrm{dV}}_0}{dt}=\frac{2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρV}}_0}\cosh \left({\mathrm{\ρV}}_m\right)}{C_0}-\frac{V_0}{R_0{C}_0}-\frac{2I_s}{C_0}$其中，ρ＝1/(2nV_T)；I_s，n和V_T分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压，C₀为电容C₀的电容值，R₀为电阻R₀的电阻值，由此，可以推导出广义忆阻器的忆导表达式为$G_m=\frac{2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρV}}_0}\sin h\left({\mathrm{\ρV}}_m\right)}{V_m};$所述运算放大器LF347BN的负输入端通过电阻Ri2接加法器的第一路输入，通过电阻Ri3接加法器的第二路输入，通过电阻Ri4接加法器的第三路输入，通过忆阻器Rm2接运算放大器LF347BN的输出端，运算放大器LF347BN的正输入端接地，运算放大器LF347BN的正电源端接VCC，负电源端接VEE；设加法器的输入电压分别为U_i2、U_i3和U_i4，对应输入电阻R_i2、R_i3和R_i4上的电流为I_Ri2、I_Ri3和I_Ri4，忆阻器上的电压为V_m2，电流为I_Rm2，加法器的输出电压为U_o2，其中，R_i2、R_i3和R_i4表示电阻R_i2、R_i3和R_i4的阻值，根据加法器电路结构和运算电路“虚短”和“虚断”原则得出：I_Rm2＝I_Ri2+I_Ri3+I_Ri4，V_m2＝U_o2，