[发明专利]一种分数阶忆容器的等效电路

说明书

本发明涉及一种分数阶忆容器的等效电路。其技术方案是：分数阶忆容器的等效电路的输入电流i_a(t)通过第一电阻(25)、第二电阻(26)、第一电容(22)、第一电流传输器(1)和第一放大模块(2)的作用后得到所述等效电路电荷信号的电压值V₀₂，V_E经过第二放大模块(4)放大和压控移相器(19)移相；引入的控制信号α经过第一运算模块(7)、第二运算模块(15)、第三运算模块(17)运算后分别得到对应的电压值K1、电压值K2和电压值K3，第一电流传输器(1)、第二电流传输器(18)、第三电流传输器(20)和第一电容(22)构成的电路使分数阶忆容器的等效电路的输入电流i_a(t)与输出电流i_b(t)相等。本发明能精确模拟分数阶忆容器的电气特性，具有阶次调整方便、易于控制和精度高的特点。

技术领域

本发明属于忆容器的等效电路技术领域。具体涉及一种分数阶忆容器的等效电路。

背景技术

2009年Ventra和蔡少棠教授等人在忆阻器的基础上拓展出记忆元件的概念(Ventra M D,Pershin Y V,Chua L O.Circuit Elements With Memory:Memristors,Memcapacitors,and Meminductors[J].Proceedings of the IEEE,2009,97(10):1715-1716)，并给出了忆容器和忆感器的相关定义以后，记忆元件的特性引起了更多研究人员的关注。

Pershin等人根据忆阻器和忆容器的转换关系，采用已有的电路元器件来设计满足这种转换关系的电路，把忆阻器转换成忆容器(Pershin Y V,Ventra M D.Memristivecircuits simulate memcapacitors and meminductors[J].Electronics Letters,2010,46(7):517-518)，但所实现的电路比较简单，只能在特定的简化条件下近似实现忆容器的特性，而且所实现的忆容器中包含了寄生电阻使得忆容器不够精确。Biolek等人指出根据忆阻器和忆容器的转换关系所设计忆容器模拟电路的不足之后，设计出了不含寄生电阻的接地型荷控忆容器(Biolek D,Biolkova V.Mutator for transforming memristor intomemcapacitor[J].Electronics Letters,2010,46(21):1428-1429)。接着，杨凌等人(杨凌,胡丙萌,苏婧,等.一种荷控忆容器的电路模拟器设计及其基本特性分析[J].电子元件与材料,2016,35(7):98-104)指出接地忆容器的缺点之后，设计出了不包含忆阻器的浮地型忆容器的等效电路。

2013年丘东元等人发明了“一种忆容器的实现电路及其实现方法”(CN103559328A)，之后王光义等人也发明出了“一种磁控忆容器的等效电路”(CN105373677A)和“指数型磁控忆容器的等效电路”(CN105701306A)。这些发明都是根据忆容器的定义式用电阻、电容、运算放大器的等常规电子元器件实现的忆容器的简易模拟电路，只能模拟出忆容器一些最基本的特性。于是，于东升等人发明了“一种磁链耦合型忆容器模拟电路”(CN104811182A)，该电路是用基本电路元件和有源芯片实现的耦合系数可以平滑调节的忆容器模拟器，能很好地展现出忆容器的动态和稳态特性。以上的发明都是阶次为1的整数阶忆容器模拟电路，陆益民等人发明了“忆容器的实现电路以及任意阶次忆容器电路的实现方法”(CN104573183A)，可以模拟1阶及1阶以上的整数阶忆容器，为了得到一阶以上的忆容器，需要把多个一阶忆容器的等效电路作为基本单元级联在一起，阶次不同的忆容器，它的等效电路也不相同，而且，阶次越高，等效电路越复杂。因此，不同阶次忆容器的实现十分麻烦。