本發(fā)明涉及一種運(yùn)算電路，特別涉及一種基于憶阻器反相運(yùn)算電路。

背景技術(shù)：

自納米級憶阻器的物理可實(shí)現(xiàn)性報道以來，基于憶阻器的各種應(yīng)用電路中，憶阻混沌電路得到了較為廣泛的研究，并有大量的成果報道，憶阻器是一種非線性電路元件，與其他三種基本電路元件進(jìn)行有機(jī)連接，很容易構(gòu)建出各種基于憶阻器，憶阻器被用于混沌學(xué)的研究已經(jīng)產(chǎn)生了比較深遠(yuǎn)的影響，但是將憶阻器單獨(dú)的運(yùn)用到模擬電路中，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)中的基本運(yùn)算在國內(nèi)外還比較少，為此，本發(fā)明提出了以一階廣義憶阻器的二極管文氏電橋電路為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)模擬電路中的反相、加法、積分、微分、指數(shù)和對數(shù)運(yùn)算，為應(yīng)用非常廣泛的正弦波RC振蕩電路，具有振蕩較穩(wěn)定、波形良好、振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)的文氏橋振蕩器提供了一種平臺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于憶阻器反相運(yùn)算電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于憶阻器反相運(yùn)算電路，所述憶阻器由二極管(1N4148)、電容和電阻組成，二極管1N4148實(shí)現(xiàn)文氏電橋功能，電容和電阻組成RC震蕩電路；所述二極管D1的正極接二極管D4的正極，接憶阻器的輸入端，所述二極管D1的負(fù)極接電容C0的一端，接二極管D2的負(fù)極，所述二極管D2的正極接二極管D3的負(fù)極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D2的負(fù)極接電容的一端，所述二極管D3的負(fù)極接二極管D2的正極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D3的正極接二極管D4的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的正極接二極管D3的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的負(fù)極接二極管D1的正極，接憶阻器的輸入端，所述電容C0的一端接電阻R0的一端，所述電容C0的另一端接電阻R0的另一端，接地；根據(jù)二極管文氏電橋的電路得出以下關(guān)系式：

設(shè)定憶阻器兩端輸入電壓和電流分別為Vm和Im，電容C₀兩端電壓為V₀，其數(shù)學(xué)模型為：

其中，ρ＝1/(2nV_T)；I_s，n和V_T分別表示二極管反向飽和電流、發(fā)射系數(shù)和熱電壓，由此，可以推導(dǎo)出憶阻器的憶導(dǎo)表達(dá)式為

基于憶阻器的反相運(yùn)算電路由電阻，憶阻器和運(yùn)算放大器(LF347BN)組成，所述運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的負(fù)輸入端通過電阻Ri1接反相電路的輸入，通過憶阻器Rm接運(yùn)算放大器(LF347BN(U1)的輸出端，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的正輸入端接地，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的正電源端接VCC，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的負(fù)電源端接VEE；根據(jù)反相電路得出以下關(guān)系式：

設(shè)電阻Ri1上的電流為I_Ri1，憶阻器Rm上的電流為I_Rm1，電壓為Vm1，

根據(jù)虛短和虛斷原則得出：I_Ri1＝I_Rm1 U_o1＝V_m1

有益效果：本發(fā)明提出了以一階廣義憶阻器的二極管文氏電橋電路為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)模擬電路中的反相、加法、積分、微分、指數(shù)和對數(shù)運(yùn)算，為應(yīng)用非常廣泛的正弦波RC振蕩電路，具有振蕩較穩(wěn)定、波形良好、振蕩頻率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)的文氏橋振蕩器提供了一種平臺。

附圖說明

圖1為實(shí)現(xiàn)憶阻器的反相運(yùn)算電路。

圖2為實(shí)現(xiàn)基于憶阻器的二極管文氏電橋電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖1-2，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，一種基于憶阻器反相運(yùn)算電路，所述憶阻器由二極管(1N4148)、電容和電阻組成，二極管1N4148實(shí)現(xiàn)文氏電橋功能，電容和電阻組成RC震蕩電路；所述二極管D1的正極接二極管D4的正極，接憶阻器的輸入端，所述二極管D1的負(fù)極接電容C0的一端，接二極管D2的負(fù)極，所述二極管D2的正極接二極管D3的負(fù)極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D2的負(fù)極接電容的一端，所述二極管D3的負(fù)極接二極管D2的正極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D3的正極接二極管D4的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的正極接二極管D3的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的負(fù)極接二極管D1的正極，接憶阻器的輸入端，所述電容C0的一端接電阻R0的一端，所述電容C0的另一端接電阻R0的另一端，接地；根據(jù)二極管文氏電橋的電路得出以下關(guān)系式：

設(shè)定憶阻器兩端輸入電壓和電流分別為Vm和Im，電容C₀兩端電壓為V₀，其數(shù)學(xué)模型為：

其中，ρ＝1/(2nV_T)；I_s，n和V_T分別表示二極管反向飽和電流、發(fā)射系數(shù)和熱電壓，由此，可以推導(dǎo)出憶阻器的憶導(dǎo)表達(dá)式為

基于憶阻器的反相運(yùn)算電路由電阻，憶阻器和運(yùn)算放大器(LF347BN)組成，所述運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的負(fù)輸入端通過電阻Ri1接反相電路的輸入，通過憶阻器Rm接運(yùn)算放大器(LF347BN(U1)的輸出端，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的正輸入端接地，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的正電源端接VCC，運(yùn)算放大器LF347BN(U1)的負(fù)電源端接VEE；根據(jù)反相電路得出以下關(guān)系式：

設(shè)電阻Ri1上的電流為I_Ri1，憶阻器Rm上的電流為I_Rm1，電壓為Vm1，

根據(jù)虛短和虛斷原則得出：I_Ri1＝I_Rm1 U_o1＝V_m1

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。