[发明专利]一种双局部有源绝对值磁控忆阻器的等效模拟电路

说明书

本发明公开了一种双局部有源绝对值磁控忆阻器的等效模拟电路，其利用模拟集成运算设计电路实现了该忆阻模型的伏安磁滞特性，属于电路设计技术领域。利用电子器件的集成运算，设计该忆阻器本征动力学运算关系。其中，配置反相比例器，实现输出电压与输入电压的比例运算，并使它们极性相反；利用反相比例加法器，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；配置反相积分器，实现对输入电压信号的积分运算；设计乘法电路，实现两端口输入信号的乘积运算；设计绝对值电路网络，实现输入电压的绝对值运算，使输出电压为输入电压的绝对值。本发明的电路仿真设计，使其能够代替实物双局部有源绝对值磁控忆阻器实现与此忆阻器相关的非线性电路与系统的设计和实验，探索该忆阻器电气特性及关联系统的动力学，为忆阻器的应用奠定必要的理论与实践研究基础。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，具体涉及一种双局部有源绝对值磁控忆阻器的等效模拟电路。

背景技术

忆阻器的概念由Chua于1971年提出，从理论上预测了第四种基本电路元件——忆阻器的存在。之后，忆阻器内涵范围扩展到广义的忆阻系统，其特征指纹得到系统的理论分析。这些研究仅限于理论探讨，实物忆阻器研究进展仍未见报告。直到2008年，第一个非易失纳米级TO₂层状结构器件，展示了忆阻器特征指纹，验证了实物忆阻器的真实存在。这掀起了研究忆阻器的热潮。随后，利用基于TaO₂、TiO₂、γ-Fe₂O₃、CeO₂、Ta₂O₅、BiFeO₃、Ag₅In₅Sb₆₀Te₃₀、Nb₂O₅、ZrO₂、MgO、SrTiO₃、Fe₃O₄等多种材料制备了具有忆阻特征指纹的器件，然而，相应器件的物理模型却没有构建或已建模但仍不完善，这也使基于实物忆阻器的动力学分析与研究的开展变得困难。基于此，构建忆阻器电路仿真模型，进行忆阻器性态的理论分析与电路研究具有重要的意义和价值。现在，研究较多的模型，如惠普忆阻器模型、Hodgkin-Huxley轴突忆阻电路模型、藤壶肌肉纤维Morris-Lecar忆阻电路模型、胸花忆阻器模型等，基于这些模型已经获得了一些具有理论价值和实际应用价值的成果。因此，构建具有特殊性态的忆阻模型，进行其动力学特征分析及电气特征研究，将为其在人工神经网络、非线性电路与系统、通讯工程及新型计算机构架中的应用奠定必要的理论与实践基础。同时，利用忆阻器等效模拟电路代替实物忆阻器进行理论分析与试验研究，可以探索忆阻器的运行机理，这也是纳米实物忆阻器商业化之前的必经之路，将为忆阻器的商业化提供重要的理论支持。

目前，报道的忆阻器电路模型又浮地型忆阻器模型、三次多项式忆阻模型、绝对值忆阻模型及HP忆阻器电路模型等等，这些模型并未表现出预示系统复杂性的局部有源特性。因为忆阻器局部有源特性是其关联系统复杂性的基础，设计具有局部有源特性的忆阻并电路实现将是一件具有实践意义和价值的工作。

发明内容

针对局部有源忆阻器良好的性态，本发明提出了一种双局部有源绝对值磁控忆阻器的模拟电路，设计合理，展示了良好的捏磁滞特性，将为其在突触设计、神经计算、非线性电路与系统等方面的应用提供必要的支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双局部有源绝对值磁控忆阻器等效模拟电路，由电阻网络、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等组成。

反相比例器，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，该设计采用了反相比例器，第一反相比例器U3和第二反相比例器U6；

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且成反相；