[发明专利]一种基于二极管和电解电容串联实现忆阻功能的电路

说明书

本发明公开了一种基于二极管和电解电容串联实现忆阻功能的电路，包括二极管D1、D2和电解电容C1、C2。二极管D1的正端与电解电容C2的负端相连并作为等效电路的第一输入端，二极管D1的负端与电解电容C1的正端相连，二极管D2的负端与电解电容C2的正端相连，电解电容C1的负端与二极管D2的正端相连并作为等效电路的第二输入端。本电路利用二极管的伏安特性和电解电容的积分特性，使其符合忆阻器的特性；仅仅使用了二极管和电解电容，电路结构简单，易于实现，所用电路原件少，成本低；相比传统型，能够适用各种功率环境，包括大功率应用电路环境。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于二极管和电解电容串联实现忆阻功能的电路。

背景技术

忆阻器是由华裔科学家蔡少棠提出的一种具有记忆特性的基本元件，分为磁控忆阻器和荷控忆阻器，其中磁控忆阻器的定义式为：

i＝g(x,v)v   (1)

其中，v为输入电压，i为输入电流，x表示状态变量，g表示电压和电流的函数关系，f为状态变量和电压的函数关系。

它基本特性为，当输入正弦波信号时，忆阻器的伏安特性曲线为一个“斜八字”。

忆阻器的理论模型被提出至今,暂时还没有找到对应的实物。2008年HP公司利用TiO₂和TiO_2-x薄膜制造了忆阻器实物模型，但是该实物为纳米级别，极大地限制了其在实际电路中的应用。

通过忆阻器的等效实现电路，可以方便科研人员在实验室环境下观察忆阻器的电学特性，并为其应用电路提供可用的实物模型。但是现在所提出的忆阻器等效电路模型大多采用运算放大器等信号器件搭建而成，这样的电路存在结构复杂，耐压能力较低等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于二极管和电解电容串联实现忆阻功能的电路。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于二极管和电解电容串联实现忆阻功能的电路，所述电路包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括相互串联的二极管D1与电解电容C1，所述第二支路包括相互串联二极管D2与电解电容C2，在同一个支路内，二极管和电容的位置可以交换，所述电路中依据电流的流向二极管的负端串联电容的正端，或电容的负端串联二极管的正端。

进一步地，所述二极管D1的正端与所述电解电容C2的负端相连并作为等效电路的第一输入端，所述二极管D1的负端与所述电解电容C1的正端相连，所述二极管D2的负端与所述电解电容C2的正端相连，所述电解电容C1的负端与所述二极管D2的正端相连并作为等效电路的第二输入端。

进一步地，所述电解电容C1的正端与所述二极管D2的负端相连并作为等效电路的第一输入端，所述电解电容C1的负端与所述二极管D1的正端相连，所述电解电容C2的负端与所述二极管D2的正端相连，所述二极管D1的负端与所述电解电容C2的正端相连并作为等效电路的第二输入端。

进一步地，所述电路还包括滤波电路，所述滤波电路串联或者并联在等效电路的输入端。

上述滤波电路用来改善电路的忆阻特性，其本质依然是基于二极管和电容实现忆阻功能的简单电路。

进一步地，多个二极管的串并联可以等效替代所述二极管D1和/或所述二极管D2，多个电容的串并联可以等效替代所述电解电容C1和/或所述电解电容C2。

进一步地，所述电路的第一输入端和第二输入端可并联多个由二极管和电容串联构成的支路。

进一步地，给定输入电压v_in，根据KVL，可以推出二极管D1和D2上的电压：