[发明专利]一种基于负阻控制的忆阻器

说明书

本发明公开了一种基于负阻控制的忆阻器，包括第一负阻单元U1、第二负阻单元U2和推挽式结构U3。推挽式结构U3一端连接输入正弦电压，另外两端分别接第一负阻单元U1和第二负阻单元U2。第一负阻单元U1、第二负阻单元U2的另一端均接地。本发明提供一种可硬件实现、结构简单的基于负阻控制的忆阻器来模拟TiOsubgt;2/subgt;忆阻器的I‑V特性，替代实际TiOsubgt;2/subgt;忆阻器进行研究与应用，为忆阻器的模型设计和硬件电路应用提供一些新思路。

技术领域

本发明涉及一种忆阻器模型设计，具体涉及一种基于负阻控制的忆阻器。

背景技术

忆阻器作为一种无源记忆器件，得名于电阻对所通过电量的依赖性。忆阻器具有纳米尺寸结构和非易失特性，擦写速度快且擦写寿命高，除此之外还具有多阻态开关特性和良好的CMOS兼容性等优异的性能。因此忆阻器在模拟电路、人工智能计算机以及生物记忆行为仿真等有着广阔的应用前景，也被视为在未来存储和类脑计算技术的重要候选者。

自2008年惠普实验室实现了纳米尺寸的TiO₂忆阻器以来，国内外对忆阻器投入了越来越多的的关注与研究。但是由于忆阻器实现困难且制作成本较高，普通实验室没有条件用实际的忆阻器元器件进行实验或研究。设计一种忆阻器等效模型来替代实际TiO₂忆阻器具有重要意义。虽然国内外很多学者一直致力于忆阻器模型的研究，但大多数是基于数学公式或MATLAB模型的仿真，少数可硬件实现的忆阻器模型电路也比较复杂。因此，设计出一个可硬件实现的、结构简单的TiO₂忆阻器等效模型更为重要。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可硬件实现、结构简单的基于负阻控制的忆阻器来模拟TiO₂忆阻器的I-V特性，替代实际TiO2忆阻器进行研究与应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于负阻控制的忆阻器，该忆阻器至少包括第一负阻单元U1、第二负阻单元U2和推挽式结构U3，其中，所述第一负阻单元U1和第二负阻单元U2用于产生关于原点对称的滞回曲线，所述推挽式结构U3用于实现忆阻器输出特性在原点处忆导值不为0，该忆阻器与TiO₂忆阻器的输出特性曲线基本符合，TiO₂忆阻器的伏安特性如下:

其中，i(t)、v(t)表示忆阻器的电流和电压，α、β为常数；

所述的第一负阻单元U1包括第二电阻R₂和一个NPN型R-HBT-NDR网络，第二电阻R₂一端连接第一晶体管Q₁发射极，另一端连接NPN型R-HBT-NDR网络，NPN型R-HBT-NDR网络另一端接地；其中，NPN型R-HBT-NDR网络由第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅、第一滑动变阻器R_p1和第三晶体管Q₃、第四晶体管Q₄组成；第三电阻R₃一端与第二电阻R₂连接，第三电阻R₃另一端连接第五电阻R₅和第三晶体管Q₃的基极；第一滑动变阻器R_p1一端与第二电阻R₂连接，第一滑动变阻器R_p1另一端连接第三晶体管Q₃的集电极和第四晶体管Q₄的基极；第四电阻R₄一端与第二电阻R₂连接，第四电阻R₄另一端连接第四晶体管Q₄的集电极；第五电阻R₅的另一端、第三晶体管Q₃的发射极以及第四晶体管Q₄的发射极接地；