[发明专利]一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列及扩容方法

权利要求书

1.一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，其特征在于，每个忆阻器存储单元包括依次串联在Vs和Vd输入端的编码Cod、电阻R1和忆阻器m；n位地址选择器设有位信号输入端，通过二极管VD2输入位信号至编码Cod和电阻R1间；电阻R1与忆阻器m间连接二极管VD1，输出存储值；同一列忆阻器存储单元共用一个位信号输入端；在所述忆阻器m与Vd端之间设置有二值化标记电路，通过输出不同类型的标记信号和存储值组合，实现成倍扩容忆阻器存储阵列输出值；每一行忆阻器存储单元的存储值和标记信号均输出至存储电路输出模块中的同一模块单元，经过计算最后输出带有标记的模拟信号值。

2.根据权利要求1所述的一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，其特征在于，所述二值化标记电路包括串联于位信号输入端和Vd端之间的电阻R2和MOS管T1；所述MOS管T1栅极由外部寄存器Signed Reg进行控制；电阻R2和MOS管T1之间连接有二极管VD3，输出标记信号；在忆阻器存储阵列中每一行忆阻器存储单元共同一个外部寄存器Signed Reg，每一列二值化标记电路单元共用一个位信号输入端。

3.一种基于权利要求2所述的基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、当忆阻器存储阵列中编码Cod对忆阻器m进行编程时，同步外部对寄存器Signed Reg输入标记信息，此时n位地址选择器停止工作；

步骤S2、读取忆阻器存储阵列信息时，编码Cod单元停止编程，将Vd端接地，输入外部寄存器Signed Reg所寄存的信息，控制MOS管T1打开，通过n位地址选择器输入位信号，选择需要读取的列，通过二极管VD3输出标记信号，同时经由二极管VD1输出存储值；

步骤S3、将存储值和标记信号输入至存储电路输出模块，经过计算后获得模拟信号值。

4.根据权利要求1所述的一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，其特征在于，所述二值化标记电路包括串联于位信号输入端和Vd端之间的电阻R2和忆阻器M1；所述电阻R2和忆阻器M1之间连接二极管VD3，输出标记信号；每一列二值化标记电路单元共用一个位信号输入端。

5.一种基于权利要求4所述的基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列的扩容方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤L1、当忆阻器存储阵列中编码Cod对忆阻器m进行编程时，同步对忆阻器M1进行二值化编码，此时n位地址选择器停止工作；

步骤L2、读取忆阻器存储阵列信息时，编码Cod单元停止编程，将Vd端接地；通过n位地址选择器输入位信号，选择需要读取的列，通过二极管VD3输出标记信号，同时经由二极管VD1输出存储值；

步骤L3、将存储值和标记信号输入至存储电路输出模块，经过计算后获得模拟信号值。

6.根据权利要求1中所述的一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，其特征在于，所述存储电路输出模块包括若干输出模块单元；每一行忆阻器存储阵列单元输出的存储值和标记信号分别输入至同一输出模块单元中；所述输出模块单元包括电压运算子系统和数据通路选择子系统；存储值Value输入至电压运算子系统中后，分别进入同相通路和反相通路；所述同相通路采用基于opamp的跟随器作为缓冲器，将值为+Value的模拟信号输入至数据通路选择子系统中，并且通过旁路电容去除毛刺；所述反相通路包括基于opamp的1：1反向比例放大电路作为反相器，将值为-Value的模拟信号输入至数据通路选择子系统中，并且通过旁路电容去除毛刺；所述数据通路选择子系统包括SPDT模拟开关芯片，分别接收电压运算子系统输出的两路模拟电压信号、EN使能信号和标记信号；所述EN使能信号控制数据通路选择子系统工作；当数据通路选择子系统工作时，输入标记信号电平为逻辑1，则输出端输出-Value的模拟信号；输入标记信号电平为逻辑0，则输出端输出+Value的模拟信号；

通过n位地址选择器选择需要读取的列，该列中忆阻器存储单元输出存储值和标记信号分别输入至存储电路输出模块进行运算，最终得到模拟信号值。