一种浮地型磁控忆阻模拟器

摘要

本发明涉及忆阻模拟器应用领域，特别涉及一种浮地型磁控忆阻模拟器，包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电流传输器AD844AN1、电容C1、电流传输器AD844AN2、电流传输器AD844AN3、乘法运算放大器AD633和运算放大器TL084，输入端与运算放大器TL084的正极相连，所述运算放大器TL084的负极通过电阻R2分别与乘法运算放大器AD633的W端和电流传输器AD844AN3的正极相连，所述运算放大器TL084的Z极通过电阻R4与电流传输器AD844AN1的负极连接，所述电阻R3的一端与运算放大器TL084的负极连接，另一端与运算放大器TL084的Z端连接。

说明书

技术领域

本发明涉及忆阻模拟器应用领域，特别涉及一种浮地型磁控忆阻模拟器。

背景技术

1971年，蔡少棠教授根据电路变量组合完备性的原理，预测了直接关联电荷和磁通两个变量的电路元件—“忆阻器”的存在性，并在1976年建立了忆阻器件与系统理论。2008年5月，惠普实验室的Strukov等在《自然》上首次报道了忆阻器的物理实现，从而迅速激发了忆阻器及其应用电路的研究热潮。但是因为忆阻采用的纳米技术，在具体实现和制作上存在着巨大的困难，目前还未作为一个实际的元件走向市场。因此设计一种忆阻等效电路并用其替代实际忆阻器进行实验和应用研究具有重要意义。

早期出现了多种采用已有的模拟分立元器件实现忆阻的等效电路，如基于HPTiO2忆阻、二次和三次非线性磁控忆阻等数学模型的等效实现电路，以及利用模数混合电路和超大规模数字电路实现的电路。上述等效电路都是以输出端“接地”方式工作的，不能任意接入电路，在应用时会受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种浮地型磁控忆阻模拟器，可基于通用电路元器件使用运放和乘法器以及电阻、电容实现，采用电流传输器作为电流镜是实现浮地忆阻仿真器的可靠设计。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种浮地型磁控忆阻模拟器，包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电流传输器AD844AN1、电容C1、电流传输器AD844AN2、电流传输器AD844AN3、乘法运算放大器AD633和运算放大器TL084，输入端与运算放大器TL084的正极相连，所述运算放大器TL084的负极通过电阻R2分别与乘法运算放大器AD633的W端和电流传输器AD844AN3的正极相连，所述运算放大器TL084的Z极通过电阻R4与电流传输器AD844AN1的负极连接，所述电阻R3的一端与运算放大器TL084的负极连接，另一端与运算放大器TL084的Z端连接，所述电流传输器AD844AN1的正极也与输入端连接，所述电流传输器AD844AN1的Z端通过电容C1接地，所述电流传输器AD844AN1的W端与乘法运算放大器AD633的X1端连接，所述乘法运算放大器AD633的X2和Y2端均接地，所述乘法运算放大器AD633的Y1端与输入端相连，所述电流传输器AD844AN3的负端与输出端相连，所述电流传输器AD844AN3的Z端与电流传输器AD844AN2的Z端相连，所述电流传输器AD844AN2的正极接地，所述电流传输器AD844AN2的负极与输入端相连。

作为优选，还包括电阻R1，所述电阻R1串接在输入端和电流传输器AD844AN2的负极之间。

本发明所达到的有益效果：本发明的浮地型磁控忆阻模拟器主要采用三个AD844实现电流传输，AD633实现乘法运算功能，TL084运放与电阻R2、R3实现减法运算，利用电流反馈型运算放大器AD844，搭建一种新型的浮地型忆阻模拟器的电路设计。

附图说明

图1是本发明的浮地型磁控忆阻模拟器的结构示意图；

图2是正弦电压激励下忆阻模拟器伏安特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种浮地型磁控忆阻模拟器，包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电流传输器AD844AN1、电容C1、电流传输器AD844AN2、电流传输器AD844AN3、乘法运算放大器AD633和运算放大器TL084，输入端与运算放大器TL084的正极相连，所述运算放大器TL084的负极通过电阻R2分别与乘法运算放大器AD633的W端和电流传输器AD844AN3的正极相连，所述运算放大器TL084的Z极通过电阻R4与电流传输器AD844AN1的负极连接，所述电阻R3的一端与运算放大器TL084的负极连接，另一端与运算放大器TL084的Z端连接，所述电流传输器AD844AN1的正极也与输入端连接，所述电流传输器AD844AN1的Z端通过电容C1接地，所述电流传输器AD844AN1的W端与乘法运算放大器AD633的X1端连接，所述乘法运算放大器AD633的X2和Y2端均接地，所述乘法运算放大器AD633的Y1端与输入端相连，所述电流传输器AD844AN3的负端与输出端相连，所述电流传输器AD844AN3的Z端与电流传输器AD844AN2的Z端相连，所述电流传输器AD844AN2的正极接地，所述电流传输器AD844AN2的负极与输入端相连；还包括电阻R1，所述电阻R1串接在输入端和电流传输器AD844AN2的负极之间。

数学建模：本实施例的一种浮地型忆阻模拟器的连接拓扑如图1所示。

对于一个忆阻元件的定义是：如果一个二端元件，在任一时刻的磁通量

这一关系可以由

其中，

其中，a、b是正常数。

由式(4)可知，对于忆阻

所以电路模拟器设计包括三部分工作：一是电流产生电路以及电流镜像电路的设计，实现浮地功能；二是电压积分电路的设计，实现磁通

图1中，AD844AN电流传输器，其具有以下特点：v

运放TL084与电阻R

当R

又因为对于磁通

对于二输入乘法器AD633芯片，主要完成积分电压v

将v

与式(4)比较可知，当a＝R

采用Multisim软件在图1所示电路参数设置下，端口施加不同的交变激励电压，研究本文所设计的忆阻仿真器的基本电特性。在图1的端口施加正弦波电压u(t)＝Asin(2πft)，取A＝4V，f＝100Hz，测得输入电压u(t)，输入电流i(t)，可得图2。

至此可见，本发明的电路结构设计可构建出一种具有浮地型忆阻功能的模拟器。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。