[发明专利]一种通用型双曲函数忆阻器电路模型

说明书

本发明提出一种通用型双曲函数忆阻器电路模型，包括第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第四放大电路、第六放大电路、第七放大电路、乘法器、指数电路和数学计算模块；第一放大电路与第二放大电路相连接，第二放大电路分别与第三放大电路和第四放大电路相连接，第四放大电路与乘法器相连接，乘法器与第六放大电路相连接，第六放大电路与第七放大电路相连接，第七放大电路和第三放大电路均与SUM运算模块的输入端相连接，SUM运算模块的输出端与指数电路相连接，指数电路与数学计算模块相连接。本发明搭建的忆阻器电路在不改变电路结构或者额外增加电路的基础上实现三种双曲函数对应忆阻器数学模型的转化，使忆阻器模型的应用更加灵活。

技术领域

本发明涉及数模电路的技术领域，涉及一种通用型双曲函数忆阻器电路模型，尤其涉及一种符合双曲函数型忆阻器电压-电流紧致滞回关系的电路模型。

背景技术

1971年美国加利福尼亚大学的蔡少棠从数学理论上预测了忆阻的存在，并提供了忆阻器的原始理论架构。限于当时的技术难度，在很长的一段时间内，忆阻器都是以预言的形式存在的。终于在2008年，美国惠普实验室人员，宣告制造出了首个能工作的忆阻物理实体，即Pt/Tio2/Pt三明治金属结构。忆阻器继37年之后又重新引起了更多学者的研究兴趣，并迅速成为电路、材料、生物等领域的研究热点。经过多年的发展，忆阻的应用被各国的学者广泛研究，但大都是以仿真的基础来展开叙述的，最重要的原因是因为忆阻器特殊的纳米级的物理结构，完全使用物理材料制备忆阻实体还是有一定的困难。

忆阻器具有高集成度、低功耗、可模拟突触可塑性等的特点，因此吸引了大量学者的兴趣，国内许多学者团队都对忆阻器神经网络进行了相关研究。为了避免忆阻制备这个问题，学者提出了用现存的元器件构建忆阻模型的思想，实现对忆阻器特性的模拟，如欧立青等人提出了一种三次非线性忆阻器模型。通过对忆阻器进一步特性分析可以看出，忆阻器模型在数学形式上，与双曲函数较为接近。例如朱斌达等人在理论基础上提出了一种双曲正弦函数的忆阻器模型。本发明提出一种通用型双曲函数的忆阻器数学模型，可以根据需要选择不同双曲函数对应的忆阻器模型，例如双曲正弦函数型忆阻器模型等。此外，本发明构建的忆阻器模型也更具一般性，朱斌达、闵富红等人提出的双曲正弦函数、双曲余弦函数型忆阻器模型均可以视作本发明提出忆阻器模型的一种特例。相比之下，本发明提出的忆阻器模型可以实现更加复杂情况下的仿真模拟，应用场合更加广泛。最后，本发明结合双曲函数的数学特性，搭建对应的忆阻模型等效电路，通过PSPICE软件进行仿真测试。通过仿真结果看出，该忆阻模型比较好的符合忆阻器的基本特性，可以代替忆阻器元件在某些场合的应用。

发明内容

针对现有技术实现纳米级忆阻器元件技术难度问题，本发明提出了一种通用型双曲函数忆阻器电路模型，用现存的元器件去搭建一种可模拟忆阻器数学特性的等效电路，用以模拟忆阻器的电流-电压特性，从而实现用该等效电路代替忆阻器在各个研究领域应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种通用型双曲函数忆阻器电路模型，忆阻器电路模型包括第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第四放大电路、第六放大电路、第七放大电路、乘法器U₁₀₅、指数电路和数学计算模块；第一放大电路与第二放大电路相连接，第二放大电路分别与第三放大电路和第四放大电路相连接，第四放大电路与乘法器U₁₀₅相连接，乘法器U₁₀₅与第六放大电路相连接，第六放大电路与第七放大电路相连接，第七放大电路和第三放大电路均与SUM运算模块的输入端相连接，SUM运算模块的输出端与指数电路相连接，指数电路与数学计算模块相连接。

优选地，所述忆阻器电路模型对应的数学关系如下：

y(t)＝x(t)u(t)；