本實(shí)用新型涉及模擬電子線路測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種分段線性磁控憶阻器的模擬等效電路。

背景技術(shù)：

2008年5月惠普實(shí)驗(yàn)室研究小組采用納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)了具有“記憶”特性的電阻，從而證實(shí)了憶阻器概念和相關(guān)理論。作為與電阻，電感，電容并列的第4個(gè)基本無(wú)源器件，憶阻器建立了磁鏈和電荷之間的關(guān)系，其阻值與兩端的電壓幅度、極性和工作時(shí)間有關(guān)。由于憶阻器具有“記憶”功能，其潛在的應(yīng)用價(jià)值引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。利用其數(shù)字工作方式，憶阻器可以實(shí)現(xiàn)非易失性阻抗存儲(chǔ)器(RRAM)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)；利用其模擬工作方式，憶阻器可以實(shí)現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和新型類(lèi)腦系統(tǒng)。

由于憶阻器沒(méi)有商品化，憶阻器的建模和電路模擬成為當(dāng)前憶阻器研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，但大多數(shù)憶阻器模型和等效電路的工作頻率都非常有限，沒(méi)有真正體現(xiàn)出憶阻器的高頻處理能力。作為一種非線性器件，憶阻器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻混沌電路，從而在混沌保密通信、圖像加密和電子測(cè)量系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。一般來(lái)說(shuō)，采用憶阻器實(shí)現(xiàn)混沌電路有兩種方式：

(1)采用分段線性模型的憶阻器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及類(lèi)蔡氏混沌電路，在一定的參數(shù)條件下這些電路可以產(chǎn)生不同的混沌吸引子；

(2)利用光滑模型的磁控憶阻器實(shí)現(xiàn)一系列新的蔡氏混沌電路。

由于憶阻器沒(méi)有商品化，混沌電路只能建立在理論分析的基礎(chǔ)上，無(wú)法從電路方面驗(yàn)證其混沌行為。雖然文獻(xiàn)中提出了光滑型憶阻器的模擬等效實(shí)現(xiàn)電路，但工作頻率非常有限。為了從電路方面驗(yàn)證混沌電路的混沌行為，本實(shí)用新型提供了一種分段線性磁控憶阻器的模擬等效電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

憶阻器的模擬等效電路由跟隨器、反相器、反相積分器、窗口比較器、壓控開(kāi)關(guān)和負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換器串聯(lián)構(gòu)成。

運(yùn)算放大器U₁構(gòu)成跟隨器，主要起隔離作用；

運(yùn)算放大器U₂和三個(gè)電阻(R₄＝R₅＝R₆＝10K)構(gòu)成反相器；

運(yùn)算放大器U₃、三個(gè)電阻(R₇＝3K、R₈＝68K、R₁₀＝1K)和一個(gè)電容C₅＝47μF構(gòu)成反相 積分器，實(shí)現(xiàn)對(duì)憶阻器端口電壓的積分；

運(yùn)算放大器U₄和U₅、二個(gè)1VDC電源、一個(gè)電阻(R₁₀＝10K)及二個(gè)二極管D1和D2(IN4007)構(gòu)成窗口比較器，其輸出電平控制壓控開(kāi)關(guān)S的通斷；

壓控開(kāi)關(guān)S采用高速集成開(kāi)關(guān)ADG2012AKN，電源電壓為±12V，R_a＝2.5K，R_b＝6K；

運(yùn)算放大器U₆及二個(gè)電阻(R₁₁＝3K、R₁₂＝68K)構(gòu)成負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換電路；

運(yùn)算放大器采用AD711AKN。

工作過(guò)程是：運(yùn)算放大器U₁構(gòu)成跟隨器，主要起隔離作用，U₂構(gòu)成反相器，U₃為反相積分器實(shí)現(xiàn)對(duì)憶阻器端口電壓的積分，其輸出可以表示為：

其中ζ＝R₇C₅為憶阻器等效電路的量化因子。根據(jù)法拉第定律，電壓對(duì)時(shí)間的積分為磁鏈，即U₃的輸出對(duì)應(yīng)憶阻器的內(nèi)部狀態(tài)控制變量φ(t)。集成運(yùn)放U₄和U₅構(gòu)成窗口比較器，其輸出電平控制壓控開(kāi)關(guān)S的通斷。集成運(yùn)放U₆及外圍電阻構(gòu)成負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)v_3out≤1時(shí)，窗口比較器的輸出為低電平，壓控開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)憶阻器的電導(dǎo)為-1/R_a，當(dāng)v_3out＞1時(shí)，窗口比較器輸出為高電平，壓控開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)憶阻器對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)為(-1/R_a+1/R_b)。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是：設(shè)計(jì)的電路能很好地實(shí)現(xiàn)圖2的分段線性有源磁控憶阻器功能；與光滑型憶阻器等效電路相比，由于本等效電路不含乘法器，因而更加簡(jiǎn)單且便于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

附圖1是分段線性有源憶阻器的等效實(shí)現(xiàn)電路。

附圖2是有源磁控憶阻器φ-q曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型電路的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。

憶阻器在一定的頻率范圍內(nèi)具有“記憶”特性，當(dāng)超過(guò)一定頻率時(shí)，憶阻器的“記憶”功能消失并蛻化為線性電阻。對(duì)于本實(shí)用新型提出的等效電路，可以推導(dǎo)出有效工作頻率范圍。設(shè)憶阻器的輸入電壓為：

v＝Asinωt

則憶阻器兩端的磁鏈對(duì)應(yīng)為(設(shè)初始值為0)：

由上述工作過(guò)程可以看出，當(dāng)憶阻器兩端的磁鏈?zhǔn)冀K小于閾值1，即：

時(shí)，憶阻器蛻化為線性電阻，對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)值為-1/R_a。從而可以推導(dǎo)出該電路的有效工作頻率為本實(shí)用新型提出的憶阻器等效電路的有效工作頻率范圍與憶阻器兩端電壓的幅值A(chǔ)和量化因子ζ密切相關(guān)。因此在具體應(yīng)用中可以通過(guò)減小電路的量化因子ζ來(lái)提高其有效工作頻率范圍。

本實(shí)用新型提供了一種分段線性有源憶阻器的等效實(shí)現(xiàn)電路具有線路簡(jiǎn)單、效果好的特點(diǎn)。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。