[发明专利]指数型磁控忆容器等效电路

说明书

本发明公开了一种指数型磁控忆容器等效电路。本发明中的集成电路U1和U3实现了电压跟随器、减法器、反相放大器、积分器、反向求和运算电路、指数运算电路等功能，集成电路U2和U4实现了乘法器功能，当输入正弦激励信号时，可以用示波器观察其特性，电压信号与电荷信号的电压值之间满足“8”字形的紧致滞回曲线特性，且随信号频率的增加，其滞回旁瓣面积减小。该电路结构清晰，易于分析测量，可进行忆容器在基础电路中特性的研究，以及在非线性电路中的应用。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，特别涉及一种二端口网络的指数型磁控忆容器等效电路，满足电压信号与电荷信号的电压值之间紧致滞回曲线特性。

背景技术

1971年，蔡少棠教授根据变量间的数理关系，提出了忆阻器的存在，用来表示电荷q和磁通之间的关系。2008年，惠普实验室在研究二氧化钛薄膜时发现了忆阻器的存在，并在《Nature》上进行了报道，掀起了关于忆阻器的研究热潮。忆阻器由于一直没有商用的实际器件，在研究过程中除了进行理论分析外，还为了对忆阻器在实际电路用的应用研究，建立了等效电路模型。利用忆阻器等效电路模型，可以探索串并联等基础电路结构下忆阻器特性，同时可以探索非线性电路中的应用。2009年蔡少棠等人在忆阻器的基础上，提出了忆容器和忆感器的概念。忆容器是表征电荷与电压之间关系的记忆器件，其当前状态依赖于其系统的过去状态，且其状态在断电之后可以进行保持，其基本特性就是电压信号与电荷信号的关系相图为“8”字形的紧致滞回曲线。由于忆阻器数学建模比较完善，目前对忆阻器的研究较为广泛，而对忆容器的研究还处在起始阶段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种新奇的指数型磁控忆容器等效电路。

本发明中忆容器两端的电压u_AB由U1的减法器采集得到，经过U1的积分器得到忆容器内部磁通量信号的电压值然后经过集成电路U2的乘法器，U3的反向求和运算电路和指数运算电路和U4的乘法器能够反映磁控忆容器电荷信号的电压值。集成电路U1和U3实现了电压跟随器、减法器、反相放大器、积分器、反向求和运算电路、指数运算电路等功能，集成电路U2和U4实现了乘法器功能，当输入正弦激励信号时，可以用示波器观察其特性，电压信号与电荷信号的电压值之间满足“8”字形的紧致滞回曲线特性，且随信号频率的增加，其滞回旁瓣面积减小。

集成电路U1选用LF347BD集成运算放大器，所述集成运算放大器U1的第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+12V电源，第11引脚接-12V电源。输入端口A接到U1的第3引脚，U1的第2引脚接U1的第1引脚，且通过第三电阻R3连接U1的第5引脚，U1的第1引脚连接第一电容C1的一端，U1的第5引脚通过第四电阻R4接地。U1的第6引脚通过第二电阻R2接U1的第7引脚，U1的第6引脚通过第一电阻R1接U4的第7引脚，U1的第7引脚通过第五电阻R5接U1的第9引脚，U1的第7引脚接U3的第3引脚，U1的第9引脚通过第六电阻R6接U1的第8引脚。U1的第8引脚通过第七电阻R7接U1的第13引脚，U1的第13引脚通过第二电容C2接U1的第14引脚，U1的第14引脚接集成电路U2的第1引脚和第3引脚。

集成电路U2选用AD633JN乘法器，U2的第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第8引脚接+12V电源，第5引脚接-12V电源。U2的第1引脚接U1的第14引脚，U2的第3引脚接U1的第14引脚，U2的第7引脚通过第八电阻R8接U3的第2引脚。

集成电路U3选用LF347BD集成运算放大器，所述集成运算放大器U3的第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+12V电源，第11引脚接-12V电源。电压源V1通过第九电阻R9接U3的第2引脚，U2的第7引脚通过第八电阻R8接U3的第2引脚，U3的第2引脚通过第十电阻R10接U3的第1引脚。U3的第1引脚接第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的基极接地，第一三极管的集电极接U3的第6引脚，U3的第6引脚通过第十一电阻R11接U3的第7引脚。