[发明专利]一种基于忆阻器件的低通、高通、带通、带阻滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种基于忆阻器件的低通、高通、带通、带阻滤波器，适用于对信号的滤波。

背景技术

人类正在进入信息时代，信号处理与滤波器设计是信息科学技术领域中一个不可或缺的重要内容。滤波器是一种允许某一频率范围内的信号通过，而对其他频率范围的信号具有较大的抑制作用的频率选择电路。

在传统的滤波器中，由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围；有源C滤波器虽然容易集成，并且提高了滤波器的精度，但由于各支路元件均采用电容，所以运放没有直流反馈通道，其稳定性成为难题；无源滤波器和机械滤波器体积大，无法大规模集成。

随着电子工业的发展，对滤波器的性能要求越来越高，要应用的功能也越来越多，并且要求它们向高集成化的方向发展。

因此，如何实现一种高稳定性、功耗小且占用面积小、容易集成的滤波器成为当前研究的一项重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种新型的高稳定性、功耗小且占用面积小、容易集成的基于忆阻器件的低通、高通、带通、带阻滤波器。

本发明解决上述技术问题采用的方案是：一种基于忆阻器件的低通滤波器，具有输入端和输出端，其包括第一忆阻器件及负载电阻，所述第一忆阻器件的顶电极连接输入端，其底电极接输出端并通过所述负载电阻接地。

一种基于忆阻器件的高通滤波器，具有输入端和输出端，其包括第一忆阻器件及负载电阻，所述第一忆阻器件的顶电极连接输入端，其底电极接地；所述负载电阻与所述第一忆阻器件并联；所述输出端通过所述负载电阻接地。

一种基于忆阻器件的带通滤波器，具有输入端和输出端，其包括第一忆阻器件、第二忆阻器件、负载电阻、第一电阻、第二电阻；所述第一忆阻器件的顶电极连接输入端，其底电极通过第一电阻接地；所述第一忆阻器件的底电极通过所述第二电阻连接至第二忆阻器件的顶电极并连接输出端；所述第二忆阻器件的底电极接地；所述负载电阻与所述第二忆阻器件并联；所述输出端通过所述负载电阻接地。

一种基于忆阻器件的带阻滤波器，具有输入端和输出端，其包括低通滤波支路、高通滤波支路、第一输出电阻及第二输出电阻；所述高通滤波支路与低通滤波支路并联；所述低通滤波支路包括第一忆阻器件及负载电阻，所述第一忆阻器件的顶电极连接输入端，底电极通过负载电阻接地，通过第一输出电阻接到输出端；所述高通滤波支路包括第二忆阻器件，所述第二忆阻器件的顶电极连接输入端，并通过第二输出电阻接到输出端，其底电极接地。

本发明的有益效果是：基于忆阻器件实现的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器具备高稳定性、功耗小且占用面积小、容易集成的优势，适用于对信号的滤波。

附图说明

图1为本发明中的低通滤波器应用示意图；

图2为本发明中的高通滤波器应用示意图；

图3为本发明中的带通滤波器应用示意图；

图4为本发明中的带阻滤波器应用示意图；

图5为低通滤波器的实施例的频率响应图；

图6为高通滤波器的实施例的频率响应图；

图7为带通滤波器的实施例的频率响应图；

图8为带阻滤波器的实施例的频率响应图；

图中，V_IN为输入端、V_OUT为输出端，M1为第一忆阻器件、M2为第二忆阻器件、R_LOAD为负载电阻、R1为第一电阻、R2为第二电阻、R_OUT1为第一输出电阻、R_OUT2为第二输出电阻、V_SOURCE为信号源、R_S为信号源的内阻、R_S1和R_S2为信号源内阻的等效电阻。

具体实施方式

忆阻器件是一种具有记忆功能的非线性电阻，当给忆阻器件外加正向电压时，忆阻器件的阻值降低，外加负向电压时，忆阻器件的阻值升高，其阻值的变化还受外加信号的频率和幅度的影响，并且其阻值是非线性变化的。当忆阻器件两端电压低于阈值电压时，忆阻器件的状态变化很小或者基本不变，当忆阻器件两端电压高于阈值电压时，忆阻器件的状态发生改变；由于忆阻器件的杂质迁移率受其材料的限制，在外加高频激励信号的一个周期内，忆阻器件没有充分的时间去调整阻值的变化，故而忆阻器件此时表现为普通的电阻元件。