[发明专利]一种对数型荷控忆容器等效电路模型

摘要

本发明公开了一种对数型荷控忆容器等效电路模型。该电路模型利用运算放大器和乘法器等器件构建了满足忆容器特性的电路模型，可应用于忆容器基础电路特性的研究，以及忆容器非线性电路的研究。根据忆容器的数学定义式设计了忆容器二端口模拟电路模型，运算放大器U1用于实现了积分器功能、加法器功能、对数运算器功能，U2用于实现了反相器功能、U3是实现信号相乘的功能。当输入正弦电流激励信号时，可以用示波器观察其特性，输出的电压信号与电荷信号的电压值之间满足紧致滞回曲线特性，且随信号频率的增加，其滞回旁瓣面积减小。该电路结构清晰，易于分析测量，可进行忆容器在基础电路中特性的研究，以及在非线性电路中的应用。

主权项

1.一种对数型荷控忆容器等效电路模型，其特征在于：基于以下的对数型荷控忆容器的数学模型而设计：u(t)＝k ln(α+βσ(t))q(t)u(t)和q(t)为忆容器的电压与电荷，其中k、α、β、为常量，该电路模型包括集成运算放大器U1、U2和乘法器U3；其中集成运算放大器U1的第1、2、3引脚对应的运算放大器与第一电阻R1、第二电阻R2以及第一电容C1构成第一积分电路，用来获得忆容器的电荷量，输入的电流i(t)通过第一电阻R1输入到集成运算放大器U1的第2引脚，集成运算放大器U1引脚的电荷量为q₁(t)：集成运算放大器U1的第8、9、10引脚与外围第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2构成第二积分运算电路，用于实现对集成运算放大器U1输出的负电荷再次积分，从而可以得到中间变量σ(t)：集成运算放大器U1的第12、13、14引脚与第五电阻R5、第十电阻R10、第六电阻R6、恒压源DC构成加法运算电路，用于实现对信号的叠加，从而可得v_o3：其中：v_cc表示电源电压集成运算放大器U1的第5、6、7引脚，与外围第七电阻R7，二极管1N5617构成对数运算放大器，用于实现输入信号‑(α+βσ(t))进行对数运算，从而得到对数运算表达式，则从集成运算放大器U1的第7引脚得到输出信号v_o4：其中V_T为常数，I_s表示二极管反向饱和电流；集成运算放大器U2的第8、9、10引脚对应的运算放大器，与外围第八电阻R8，第九电阻R9构成反相比例运算放大器，用于实现对电荷信号的反相运算，最终输出电荷q(t)：乘法器U3的第1、3引脚分别与集成运算放大器U1的第1引脚，第7引脚相连，第2、4、6引脚接地，第5引脚接VCC，第8引脚接VEE，其中第七引脚为输出端，其输出的信号为最终需要输出的电压信号u(t)：所述的集成运算放大器U1、U2采用LF347BF；乘法器U3采用AD633JN。