一種簡單的憶阻器仿真器制造技術

本發明專利技術涉及基于仿真器研究憶阻器特性的方法，提供了一種簡單的憶阻器仿真器。其目的在于使用簡單的電路元器件構成仿真器用于模擬憶阻器的特性，進而幫助探索憶阻器的潛在應用。這種簡單的仿真器是使用電容器，電感器和電阻構成的。在憶阻器模擬電路中通過控制仿真器參數提供電路的非線性特性，從而達到模擬憶阻器的效果。傳統憶阻器仿真器一般基于運算放大器或者微處理器，它們的實現往往需要建立復雜的電路才能達到較好的效果。而本發明專利技術在有效規避了建立復雜電路的基礎上較真實地模擬了憶阻器的行為，使得將來基于憶阻器仿真器的研究變得更加簡單高效。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及基于仿真器研究憶阻器特性的方法，提供了一種簡單的憶阻器仿真器。其目的在于使用簡單的電路元器件構成仿真器用于模擬憶阻器的特性，進而幫助探索憶阻器的潛在應用。這種簡單的仿真器是使用電容器，電感器和電阻構成的。在憶阻器模擬電路中通過控制仿真器參數提供電路的非線性特性，從而達到模擬憶阻器的效果。傳統憶阻器仿真器一般基于運算放大器或者微處理器，它們的實現往往需要建立復雜的電路才能達到較好的效果。而本專利技術在有效規避了建立復雜電路的基礎上較真實地模擬了憶阻器的行為，使得將來基于憶阻器仿真器的研究變得更加簡單高效。【專利說明】一種簡單的憶阻器仿真器
本專利技術涉及基于仿真器研究憶阻器特性的方法，提供了一種簡單的憶阻器仿真器。
技術介紹
憶阻器仿真一般是基于憶阻器模型和憶阻器模擬電路的，其中憶阻器的模擬電路又由于其不需要使用納米技術來制造而被廣泛采用。使用可控放大器(OperationalAmplifier, 0ΡΑΜΡ)和單片機(Micro Controller Unit, MCU)來制造憶阻器模擬電路可以有效地模仿憶阻器的特性，但是實現起來非常復雜，并且這種方式使得在電路中添加多個憶阻器將變得非常困難。因此，設計實現簡單的憶阻器模擬電路是十分必要的。
技術實現思路
為實現簡單的憶阻器模擬電路，本專利技術提供一種簡單的憶阻器仿真器。一種簡單的憶阻器仿真器由電容器，包括一個電阻R與兩個對稱，兩個對稱結構通過電阻R連接，所述對稱結構包括一個電感L、一個變容二極管VD和一個二極管D，電感L的一端連接到變容二極管VD的陽極，電感L的另一端連接到二極管D的陽極，變容二極管VD的陰極和二極管D的陰極連接后與電阻R連接，兩個對稱結構中的電感L與二極管D的連接點構成該仿真器的兩個引腳。兩端電壓、電流的等效表達式為K/) = (Ro\ U(公式I)，其中低電阻Rm和高電阻Rotp分別對應控制憶阻器等效電阻的最大值和最小值。比例x(t) =w(t)/D(公式2)代表憶阻器的內部狀態，取值嚴格控制在區間(0，I)上面。對仿真器施加電壓，它的等效總阻抗可以寫成:Z = Zii +Zc + Zi = R+ /(ωL(公式3),其中ZdP Zlj分別對應 (I)C電阻R和電感L的阻抗，C是可變電容器，ω是偏置電壓的頻率。將式3代入式I中，可以推導出相應的RQN，Rqff以及憶阻器內部狀態X (t): rON = Zmin = Z I ^min = ^ + -一(公 就―式 4)，^ ^ = Zmax = Z Icmax =R + J(O)L — )(公式 5)，^(0 -= 'T —廠Y,、maxV maxmin ^ V /(公式6)，其中Cmin和Cmax是由加載在變容二極管上的電壓絕對值IvcJmin和IveImax決定的，而R代表阻抗。最后我們可以得到這個系統的一般憶阻器阻抗表達式:M(t)=x(t).Ron+(1-x (t)).Roff (公式 7)。本專利技術因為采用以上技術方案，所以具備以下有益效果:(I)易于構建各種憶阻器仿真器，快速開展憶阻器特性研究；(2)快速開展憶阻器的應用研究；【專利附圖】【附圖說明】圖 1為憶阻器仿真器；圖2為憶阻器仿真器對正弦交流電壓的響應(SPICE仿真)；圖3為憶阻器模擬電路；圖4為憶阻器模擬電路混沌吸引子(SPICE仿真)；圖5為憶阻器模擬電路混沌吸引子(MATLAB數值仿真)；圖6為憶阻器模擬電路系統對應的分岔圖。【具體實施方式】首先對憶阻器仿真器使用SPICE仿真，將仿真器與一個電容器和一個電感器串聯構成模擬憶阻器電路用于測試其有效性。圖2為憶阻器仿真器對正弦交流電壓的響應。此圖為驗證仿真器的有效性奠定了基礎。圖3所示的模擬憶阻器電路動力學方程為:< /； (η = C dV(:⑴ Clt.' dt對其進行SPICE仿真，可得到如圖4所示的混沌吸引子。憶阻器因其能使電路系統產生復雜的混沌效應而著名，此時的電路系統具有一個正的李雅普諾夫指數，這是電路系統產生混沌現象的一個標志，也是證明仿真器實效性的有利證據。進而對這個憶阻器模擬電路進行MATLAB數值仿真，得到如圖5所示的典型混沌吸引子。進一步對含有憶阻器仿真器的模擬電路進行依賴于電路參數的動力學分析，得到如圖6所示的分岔圖，可以看出此模擬電路系統首先從一個有界點進入到不穩定的2周期軌道，在經歷了 4倍周期分岔后轉變為混沌軌道，然后進入反向倍周期分岔，再次過渡為周期軌道，最后突變為一個有界點。基于以上實驗結果證明，此憶阻器仿真器有效地模擬了憶阻器特性，其簡單的設計使得基于仿真器的憶阻器應用研究能夠在多方面展開。【權利要求】1.一種簡單的憶阻器仿真器，其特征在于:包括一個電阻R與兩個對稱，兩個對稱結構通過電阻R連接，所述對稱結構包括一個電感L、一個變容二極管VD和一個二極管D，電感L的一端連接到變容二極管VD的陽極，電感L的另一端連接到二極管D的陽極，變容二極管VD的陰極和二極管D的陰極連接后與電阻R連接，兩個對稱結構中的電感L與二極管D的連接點構成該仿真器的兩個引腳。2.根據權利要求1所述的一種簡單的憶阻器仿真器，其特征在于: 憶阻器仿真器的憶阻值表達式為:M(t) =x(t) *R0N+(l-x(t)) ^Rqff,式中， M表示憶阻器仿真器的憶阻值，為時間t的函數； {I ) Rqn為憶阻器仿真器等效電阻的最小值R) =Z =Z\c_ = R + j ω?-—-，其中 Vmax JCmax由加載在變容二極管上的電壓絕對值|v」max決定，ω是偏置電壓的頻率，Zmin與Rw相同，由仿真器中的電阻、變容二極管以及電感的串聯阻抗構成。(I 1 Rqff為憶阻器仿真器的等效電阻的最大值，Roff =Zm =Z\Cmm = R + j mL—，V i^min J其中Cmin由加載在變容二極管上的電壓絕對值IveImin決定，ω是偏置電壓的頻率，Zmin與Rqff相同，由仿真器中的電阻、變容二極管以及電感的串聯阻抗構成。；…w(t) Civill -0- -C(t)) x(t)為憶阻器仿真器的內部狀態，為時間t的函數，山)=~^=,廠 ；Τ、，" ?取UKl UVAX _ Cmin值區間(O，I)上，其中Cmin和Cmax由加載在變容二極管上的電壓絕對值I VcJmin和IveImax決定; 該憶阻器仿真器的電壓與電流關系的等效表達式為:V(t) =M(t)i(t)，i(t)是流過仿真器兩端點的電流，也即流過電阻R的電流。3.根據權利要求2所述的一種簡單憶阻器仿真器，其特征在于通過控制表達式M(t)中的內部狀態參數來達到模擬憶阻器特性的效果。【文檔編號】G06F17/50GK103729518SQ201410008607【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日 【專利技術者】張徐亮, 于永斌, 張文姝, 金菊, 金勇 , 陳文宇, 屈鴻 申請人:電子科技大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種簡單的憶阻器仿真器，其特征在于：包括一個電阻R與兩個對稱，兩個對稱結構通過電阻R連接，所述對稱結構包括一個電感L、一個變容二極管VD和一個二極管D，電感L的一端連接到變容二極管VD的陽極，電感L的另一端連接到二極管D的陽極，變容二極管VD的陰極和二極管D的陰極連接后與電阻R連接，兩個對稱結構中的電感L與二極管D的連接點構成該仿真器的兩個引腳。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張徐亮，于永斌，張文姝，金菊，金勇，陳文宇，屈鴻，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51