[发明专利]一种绝对值流控忆阻器模拟电路

说明书

本发明公开了一种绝对值流控忆阻器模拟电路，其采用集成运算设计实现了忆阻器的本征关系及其伏安紧致特性，属于电路设计技术领域。集成运算电路设计如下：设计基于放大器的电路，实现输入电流信号与输出电压信号的等值转换；设计反相比例器电路，实现输出电压与输入电压的比例运算，并且使它们极性相反；设计反相比例加法器电路，实现多个输入电压的加法运算，使其和作为输出电压且成反相；设计反相积分器电路，实现对输入电压信号的积分运算；设计乘法电路，实现自两端口输入信号的乘法运算；设计绝对值电路网络，实现输入电压信号的绝对值运算，使输出电压信号为极性为正的信号。本发明结构简单，可代替实际绝对值流控忆阻器来实现与此忆阻器相关的电路设计、实验及实际应用，对绝对值流控忆阻器的电气特性及应用研究具有重要的价值与意义。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，具体涉及一种绝对值流控忆阻器模型的模拟电路。

背景技术

忆阻器作为继电阻、电容和电感之后的第四个基本电路元件，描述了磁通和电荷之间本征关系，其阻值依赖于经过其内部电流的历史。基于电路基本元件内在的完备性，Chua在1971年从理论上提出忆阻器的概念，并预测了忆阻元件的存在性。2008年惠普实验室第一次制备了具有忆阻器特征指纹的具有汉堡三层结构的TiO2器件，验证了忆阻器件的真实存在。之后，多种具有忆阻特征指纹的器件被制备，但反映内部本征关系的相应物理及数学模型仍未构建或虽然构建但仍不完善，这说明构建忆阻器模型具有一定的实践意义和应用价值。目前，多种忆阻模型，包括三次多项式忆阻模型，简单切换忆阻模型，简单绝对值忆阻模型，Chua氏胸花忆阻模型、Hodgkin-Huxley(HH)轴突忆阻电路模型、藤壶肌肉纤维的Morris-Lecar(莫里斯-莱卡尔)忆阻电路模型被发现和提出。忆阻器由于其非易失性、非线性等特征，使其被广泛应用于人工神经网络、非线性电路与系统、类脑计算、计算机科学、神经突触等领域。由于纳米技术具有高成本和实物实现等困难，忆阻器作为实际电路元件仍未市场化。因此，利用其等效模拟电路代替相应的实物忆阻器，利用其模拟电路进行忆阻器特征分析与应用研究具有重要的理论与实际应用价值。

目前，已报道的忆阻器模型，多为PSPICE仿真压控忆阻器模型、压控忆阻器等效电路模型。然而，流控忆阻器的仿真模型、等效电路模型却相对较少。主要表现为流控忆阻器模型压流转换复杂、难以实际实现及模拟实物流控忆阻器的特性。因此，设计一种原理简单、易于实现以及精确程度高的流控忆阻器等效电路具有重要理论实践与应用开发的价值。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种绝对值流控忆阻器模拟电路，设计合理，克服了现有技术的不足，展示了忆阻器的特性指纹。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种绝对值流控忆阻器模拟电路，包括电阻网络、放大器、反相比例器、反相比例加法器、反相积分器、绝对值电路网络和乘法器。

设计基于运算放大器U1的电路，用于实现模拟电路中电流信号与电压信号的转换；

配置两个反相比例器(第一反相比例器U2和第二反相比例器U5)，用于实现输出电压信号与输入电压信号的比例运算并且使两者成反相；

配置反相比例加法器，用于实现多个输入电压信号的加法运算，使其和作为输出电压信号且使输入输出成反相；

配置反相积分器，用于实现对输入电压信号的积分运算；

采用乘法器，用于实现两个输入信号的乘积运算，包括第一乘法器UA1和第二乘法器UA2；

设计绝对值电路网络，用于实现输入电压信号的绝对值运算，使输出电压极性为正。此电路网络由第二运算放大器U6、第三运算放大器U7、二极管D1和二极管D2通过线路连接组成。