[发明专利]一种忆阻器电路

说明书

本发明公开了一种忆阻器电路，包括输入模块，单片机模块U1，开关模块U2，电阻网络，滞回控制模块U3。其中，输入模块与单片机模块U1相连，用于配置忆阻器的阈值电压及电阻值；单片机模块U1与开关模块U2相连接，用于控制开关模块U2以实现对忆阻器的阈值电压及电阻值控制；开关模块U2分别与输入端Vin、单片机模块U1和电阻网络相连接，用于根据单片机模块U1的控制指令实现对电阻网络不同通道的选择；电阻网络的一端与开关模块U2相连接，另一端与滞回控制模块U3相连接，用于输出相应阻值的电阻；滞回控制模块U3与电阻网络、地连接，用于模拟忆阻器双向滞回特性曲线的产生。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，涉及一种忆阻器电路，具体涉及实现符合忆阻器电压、电流关系的硬件模拟电路。

背景技术

忆阻器是用来描述磁通量和电荷关系的二端无源器件，是一种具有记忆功能的新型非线性电阻，它的电阻大小由流经其内部电荷的方向和数量决定，所以能记忆每时每刻流经的电荷量，从而具备了记忆性。由于拥有超小的尺寸，极快的擦写速度，超高的擦写寿命，多阻态开关特性和良好的CMOS兼容性，忆阻器在非易失性存储器、大规模集成电路、人工神经网络和人工智能等方向有着巨大的研究潜能。忆阻器的出现对数字电路有着巨大的影响。因此探索忆阻器等效模型并能够实际运用到电路设计中，显得尤为重要。

目前，虽然已有忆阻器等效电路研究成功，但总体研究以仿真模型为主。极少的几个由硬件电路构成的忆阻器等效电路，却因其原理较为复杂，导致难以应用到实际电路中；或者因为电路数据误差较大，难以精确模拟实际忆阻器的电压、电流特性。因此，设计一种原理简单、精确的忆阻器等效电路模拟实际的TiO₂忆阻器将具有重要的意义。

发明内容

针对现在技术和研究成本上存在的问题，本发明提供了一种忆阻器电路，采用继电器及外围电路模拟忆阻器以及通过单片机实现阈值及阻值的可控，从而方便地实现TiO₂忆阻器的伏安特性，可代替实际忆阻器进行实验测试和应用研究。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种忆阻器电路，包括输入模块，单片机模块U1，开关模块U2，电阻网络，滞回控制模块U3，其中，滞回控制模块U3进一步包括第一滞回控制模块U3-1和第二滞回控制模块U3-2。输入模块与单片机模块U1相连，用于配置忆阻器的阈值电压及电阻值；单片机模块U1与开关模块U2相连接，用于控制开关模块U2以实现对忆阻器的阈值电压及电阻值控制；开关模块U2分别与输入端Vin、单片机模块U1和电阻网络相连接，用于根据单片机模块U1的控制指令实现对电阻网络不同通道的选择；电阻网络的一端与开关模块U2相连接，另一端与滞回控制模块U3相连接，用于输出相应阻值的电阻；滞回控制模块U3与电阻网络、地连接，用于模拟忆阻器双向滞回特性曲线的产生。

所述输入模块中的按键K1、K2分别与单片机模块U1中STC89C51芯片的第10引脚、第11引脚连接，按键K1、K2的另一端接地。

所述单片机模块U1中STC89C51芯片的第39引脚、第38引脚、第37引脚分别与开关模块U2CD4051的第11引脚、第10引脚、第9引脚相连；单片机芯片其他管脚按照单片机最小系统模块进行正常连接即可。

所述的电阻网络包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，以上所有电阻的一端与滞回控制模块U3相连，另一端接入开关模块U2。