[发明专利]一种双曲正弦型忆阻器电路模型

说明书

本发明公开了一种双曲正弦忆阻器的等效模拟电路。本发明中的集成运算放大器U1构成磁通量产生电路，集成运算放大器U1用于实现积分运算、加法运算和反相放大运算，将输出信号作为忆阻器等效电路的忆导控制信号；双曲正弦型忆阻器等效电路由集成运算放大器U2和乘法器U3构成，集成运算放大器U2用于实现指数运算和加法运算，集成运算放大器U2与乘法器U3相连用于实现除法器的作用，得到需要的双曲正弦信号，乘法器U4用于实现将双曲正弦信号和电压量相乘，得到最终的忆阻器电流量。本发明提出了一种实现忆阻器特性的模拟电路，用以模拟忆阻器的磁通电荷特性，替代实际忆阻器进行实验和应用及研究。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，涉及一种双曲正弦形式的忆阻器模型，具体涉及一种符合双曲正弦型忆阻器电压-电流紧致滞回关系的电路模型。

背景技术

忆阻器最初是由Leon Chua在1971年预测的，除了众所周知的电阻、电容和电感之外，它是一个缺失的基本电子元件，用于描述磁通和电荷的关系。神经元作为大脑基本的组成单元，能够产生复杂的动力学行为，由于忆阻器非常适合实现突触权值，通过引入忆阻突触权重替换电阻突触权重，可模拟大脑突触神经网络的存储记忆功能。因此，进一步研究具有忆阻突触权重神经网络的复杂性动力学行为是富有意义且很有必要的。

目前，国内外大多对神经网络进行研究，而对忆阻神经网络的研究相对较少。对于神经元的激活函数，它在生物学上是一个抽象概念，表示神经元的潜在放电率。在数学形式上，与双曲函数较为接近，而设计一种更符合其特性的数学模型和对应的等效电路模型，对丰富忆阻神经网络数学模型，用等效电路替代实际忆阻器进行实验和应用研究具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出了一种双曲正弦形式的忆阻器数学模型和等效电路模型，用以模拟忆阻器的电压-电流特性，替代实际忆阻器进行电路设计和应用。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

包括磁通量产生电路和双曲正弦型忆阻器等效电路，磁通量产生电路由集成运算放大器U1组成，产生的磁通量作为双曲正弦型忆阻器等效电路的输入信号，集成运算放大器U1用于实现积分运算、加法运算和反相放大运算。双曲正弦型忆阻器等效电路由集成运算放大器U2和乘法器U3构成，集成运算放大器U2用于实现指数运算和加法运算，集成运算放大器U2与乘法器U3相连用于实现除法器的作用，得到需要的双曲正弦信号，乘法器U4用于实现将双曲正弦信号和电压量相乘，得到最终的忆阻器电流量。

优选的，所述的一种双曲正弦型忆阻器等效电路，包括集成运算放大器U1，集成运算放大器U2，乘法器U3、乘法器U4、十五个电阻、一个电容、一个二极管。

所述的集成运算放大器U1和集成运算放大器U2采用LF347；乘法器U3和乘法器U4采用AD633。

所述的集成运算放大器U1的第1引脚与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端连接，集成运算放大器U1的第2引脚与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的另一端、第一电容C1的另一端连接，集成运算放大器U1的第3、5引脚接地，集成运算放大器U1的第4引脚接电源VCC，集成运算放大器U1的第6引脚与第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端连接，第7引脚与第九电阻R9的另一端连接，第8引脚与第七电阻R7的一端、第八电阻R8的另一端连接，集成运算放大器U1的第9引脚与第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端、第七电阻R7的另一端连接，集成运算放大器U1的第10、12引脚接地，集成运算放大器U1的第11引脚接VEE，集成运算放大器U1的第13引脚与第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端连接，集成运算放大器U1的第14引脚与第四电阻R4的另一端连接，第一电阻R1的另一端作为电压输入端，第六电阻R6的另一端接u₀(t)的电压。