一种改进的磁控型忆阻器电路模型及其在MC振荡电路中的应用

摘要

忆阻器是一类有记忆特性的非线性电阻，但因其对制备环境和技术要求严格，导致忆阻器实物短期内仍不能走出实验室，所以设计可以替代忆阻器的电路模型是一个重要的研究方向。现有忆阻器电路模型存在设计复杂、实现困难以及对忆阻器性质不能准确模拟的缺陷，导致许多关于忆阻器的应用研究难以广泛开展，忆阻器电路模型的研究对于现阶段忆阻器应用的研究具有重要意义。本文的目的是分析现有磁控型忆阻器电路模型的缺陷，提出并硬件实现一种改进的磁控型忆阻器电路模型，最后，设计一种MC振荡电路，使用该电路模型验证其性能。
　　本文首先围绕磁控型忆阻器电路模型进行研究，介绍了忆阻器电路模型的研究现状，总结了各种电路模型的优缺点，重点从工作原理和电路实现两个方面分析了现有磁控型忆阻器电路模型的缺陷，即磁控型忆阻器的电路模型在电路磁通的计算上普遍忽略了电路的初始状态和输入激励的初始状态，计算的磁通量有误，导致在该原理指导下的电路设计也普遍存在缺陷，问题主要集中在积分电路的设计上。根据对现有磁控型忆阻器电路模型的设计原理分析和仿真验证，发现其积分器会忽略电路中的直流分量，且不能有效存储积分得出的磁通信息，导致在仿真实验中，表现出了其电压电流特性与理论的理想忆阻器电压电流特性不符。这种电路模型存在的缺陷可能导致其在代替忆阻器应用于研究过程中得出错误的结论，所以分析出其不足所在和设计仿真实验证明其缺陷，对忆阻器电路模型的测试和改进提供了一种思路。
　　在分析了现有磁控型忆阻器电路模型的不足的基础上，本文对电路模型积分部分的改进提出了两种方案：基于模拟电路的积分方案和基于数字电路的积分方案。在论证了理论和实现可行性的基础上选择了数字积分的方案，并进行了硬件实现，最后设计了测试实验，将结果与忆阻器理论结果对比，验证了其正确性。
　　最后，本文对基于磁控型忆阻器的MC振荡电路进行研究。首先，本文设计了一种忆阻器精确控制电路，利用比较电路构成反馈回路，避免了传统方法中反复写入读取的繁琐步骤，提高了控制效率和精度。然后，设计了一种MC振荡电路克服了RC振荡器频率调节精度差、需手动调节的不足，原理上可以实现高精度、程序化的频率控制。最后，通过仿真验证，证明了该方法的可行性，并分析了电路特性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 忆阻器的定义

1.3 忆阻器的特性

1.4 相关问题的研究现状

1.5 论文研究内容及结构

第二章 现有磁控型忆阻器电路模型分析

2.1 引言

2.2 现有磁控型忆阻器电路模型介绍

2.3 现有磁控型忆阻器电路模型存在的问题

2.4 磁控型忆阻器可能的改进方向

2.5 本章小结

第三章 一种改进的磁控型忆阻器电路模型及其硬件实现

3.1 引言

3.2 磁控型忆阻器电路模型改进方案

3.3 磁控型忆阻器电路模型硬件实现

3.4 改进的磁控型忆阻器电路模型性能分析

3.5 本章小结

第四章 基于磁控型忆阻器的MC振荡器设计

4.1 引言

4.2 基于忆阻器的MC振荡电路设计

4.3 一种忆阻器阻值的精确控制方法

4.4 仿真验证

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 工作存在的不足以及下一步工作的计划

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果