[发明专利]一种忆阻器等效电路及其构建方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种忆阻器等效电路及其构建方法，属于忆阻器技术领域。

背景技术

忆阻器（memrsitor）是一种具有非易失记忆功能的新型无源非线性电子元件，1971年华裔科学家蔡少棠(Chua L O)首次提出忆阻器的概念，2008年美国HP实验室的科学家在实验室制造出第一个纳米尺度的忆阻器元件。忆阻器具有电阻随着流经的电荷而变化，当无外加电压时，电阻值会得到“记忆”的特点，这一特性可以直接做为非易失性阻变存储器(ReRAM)。此外，人们预测，忆阻器在人工智能与神经网络、计算机与通信技术、微电子学、容错技术等领域中有着潜在的应用前景。

Daniel Batas等人提出了一种磁控忆阻器及其建模方法（Daniel Batas, and Horst Fiedler, A Memristor SPICE Implementation and a New Approach for Magnetic Flux-Controlled Memristor Modeling, IEEE Transactions on Nanotechnology[J], vol. 10, pp.250-255, March 2011.）,他们在对HP实验室的TiO2忆阻器建模仿真的基础上，提出了一种磁控忆阻器模型，并建立了基于SPICE的电路行为模型。尽管仿真结果显示该模型的V-I特性曲线具有忆阻器的典型“滞回”特性，但该模型是用理想受控源和压控开关实现的宏模型，距离电路实现尚远，无法展开对忆阻器特性的实验研究。

由于纳米器件制造的高成本和技术上的困难，至今尚未出现能够商用的忆阻器产品，这限制了人们对忆阻器的应用研究。即使制造出纳米级的忆阻器产品，在纳米尺度上开展忆阻器性能的实验研究的难度也太大。忆阻器行为模型无法直接用现成的电子元器件搭建电路实现，只能用软件对忆阻器特性开展仿真研究。因此，根据忆阻器的电路行为模型构建等效电路模型，是目前对忆阻器展开实验研究的可替代途径。 发明内容     本发明旨在克服忆阻器行为模型只能用软件开展仿真研究的缺陷，提供一种忆阻器等效电路及其构建方法。

本发明一种忆阻器等效电路，包括电压跟随器、反相电路、积分电路、箝位电路、指数电路、乘法器、镜像电流源组成。

电压跟随器输入端与忆阻器正端、镜像电流源的镜像端连接，电压跟随器输出端与反向电路输入端、乘法器的一个输入端连接，反向电路输出端与积分电路输入端连接，积分电路输出端与箝位电路输入端连接，箝位电路输出端连接指数电路输入端，指数电路输出端与乘法器另一个输入端连接，乘法器输出端与镜像电流源的输入端相连，镜像电流源的输出端与忆阻器的负端连接；

所述的镜像电流源包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电流反馈运算放大器U1和第二电流反馈运算放大器U2；第一电流反馈运算放大器U1和第二电流反馈运算放大器U2型号为AD844。

所述的第一电阻R1的一端与第一电流反馈运算放大器U1的3脚连接并作为镜像电流源的输入端S2，另一端与第二电流反馈运算放大器U2的2脚连接；第二电阻R2的一端与第一电流反馈运算放大器U1的2脚连接，另一端与第二电流反馈运算放大器U2的3脚连接并接地；第三电阻R3的一端与第一电流反馈运算放大器U1的6脚连接，另一端接地；第四电阻R4的一端与第一电流反馈运算放大器U1的5脚连接，另一端作为镜像电流源的镜像端S1；第一电流反馈运算放大器U1的7脚接+15V直流电源，4脚接-15V直流电源，其余引脚架空；第六电阻R6的一端与第二电流反馈运算放大器U2的6脚连接，另一端接地；第五电阻R5的一端与第二电流反馈运算放大器U2的5脚连接，另一端作为镜像电流源的输出端S3；第二电流反馈运算放大器U2的7脚接+15V直流电源，4脚接-15V直流电源，其余引脚架空；

一种忆阻器等效电路的构建方法，包括以下步骤：

（1）分析忆阻器的状态方程，把忆阻器内部掺杂边界坐标用节点电压表示，再把边界坐标电压代入忆阻器的V-I特性方程，求出带参变量的忆阻器V-I关系方程，所述的参变量为边界坐标电压；