[发明专利]电流分数阶积分控制式忆阻器

说明书

本发明公开了一种电流分数阶积分控制式忆阻器，包括引脚a、引脚b、压控电阻Usubgt;R/subgt;、电阻R、电流控制电压源Isubgt;U/subgt;和电压分数阶积分器A，压控电阻Usubgt;R/subgt;包括电压控制端usubgt;c/subgt;和受控电阻Rsubgt;u/subgt;，压控电阻Usubgt;R/subgt;内受控电阻Rsubgt;u/subgt;的电阻值受电压控制端usubgt;c/subgt;的电压值控制，电流控制电压源Isubgt;U/subgt;包括电流控制端i和电压源输出端usubgt;i/subgt;，电流控制电压源Isubgt;U/subgt;内电压源输出端usubgt;i/subgt;的电压值受电流控制端i的电流值控制，电压分数阶积分器A包括电压输入端usubgt;i/subgt;和电压输出端usubgt;c/subgt;。该电流分数阶积分控制式忆阻器引脚a、b的电气特性等效了忆阻器M的A、B引脚特性，为二引脚，进一步的降低已有电流分数阶积分控制式忆阻器的复杂度和元件数，且具有不要求一端接地、忆阻值变化范围灵活、工作电压范围宽的优点。

技术领域

本发明专利涉及新型电路设计领域，具体涉及一种电流分数阶积分控制式忆阻器。

背景技术

分抗(fractance)，是分数阶阻抗(fractional-order impedance)的简称，是具有分数阶微积分(fractional-order calculus)运算功能的电子元器件或系统。电路实现分数阶微积分运算所需要使用的基本元件被称为分抗元(fractor)。理想的分抗元是不存在的，相应的近似实现电路称为分抗逼近电路。分抗、分抗元、分抗逼近电路是分数阶电路与系统的关键组成部分，分数阶电路与系统是一个新兴的跨学科研究领域。

2001年，W.Ahmad等人将分抗元取代经典的维恩桥振荡器(Wien-bridgeoscillator)中的电容，得到分数阶维恩桥振荡器。2008年，A.G.Radwan和A.S.Elwakil等人给出分数阶振荡器的工作原理与多种分数阶振荡器的电路实现案例。由于真实电感器和电容器是具有分数阶运算特性，2013年，WangFa-Qiang等人结合分数阶微积分，研究开环Buck变换器传输函数的连续传导模式特性，并进行电路的PSIM仿真分析。2011年，A.G.Radwan等人细致的分析由容性分抗元和感性分抗元构成的串联电路，并给出数值计算与电路仿真结果。2014年，刁利杰、陈帝伊等人系统地分析和总结由电阻、容性分抗元和感性分抗元并联构成的分数阶电路的基本特征和规律，分析分数阶条件下电路所特有的纯虚阻抗问题。2016年，A.E.Calik等人分析容性分抗元和感性分抗元串联电路电荷随时间的变化规律。分抗元也是分数阶Hopfield神经网络电路实现的关键元件，分数阶Hopfield神经网络应用在抗芯片克隆领域得到了优异的性能。总之，将能实现分数阶微积分运算的分抗元应用到经典电路得到分数阶电路已成为电路与系统的研究热点之一，分数阶电路与系统已逐渐显露出其独特的优势。

忆阻器(memristor)是一种描述磁通和电荷关系的基本电路元件，是公认的继电阻、电容和电感之后的第4种基本电路元件，是一种具有记忆功能的电阻。2008年，惠普(HP)实验室首次成功地对忆阻器进行物理实现，掀起世界范围内对忆阻器研究的热潮。忆阻器被证实在计算机科学、神经网络、生物工程、通信工程和非线性电路等领域有着广泛的应用前景。