[发明专利]一种基于二值忆阻器串并联的三值忆阻器构建方法

说明书

本发明公开了一种基于二值忆阻器串并联的三值忆阻器构建方法。本发明通过对二值忆阻器模型的参数特性进行分析，发现两个二值忆阻器阻值状态发生转变的时间点不同会使串并联电路等效为三值忆阻器，而忆阻器的参数不同时或反向连接时都有可能使两个二值忆阻器的阻值状态发生改变的时间点不同。因此可将二值忆阻器串并联电路分为以下六种分别构建三值忆阻器。本发明是基于二值忆阻器构建出三值忆阻器，相比于普通的三值忆阻器的构建方法，本发明使得三值忆阻器实物器件的实现具有更大的可能性。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，涉及一种三值忆阻器的构建方法，具体涉及一种基于二值忆阻器串并联的三值忆阻器构建方法。

背景技术

1971年，美国加州大学伯克利分校的蔡少棠教授在研究非线性电路理论的过程中发现，四种基本电路变量间的两两关系中缺少了磁通量与电荷的直接关系。蔡少棠教授从电路理论的对称性和完备性出发，预测并推导了这一缺失的关系，定义了第四种基本无源电路元件，并将其命名为忆阻器。忆阻器是一种新型无源纳米信息器件，其阻值由激励历史决定且可连续变化，断电后保持不变，呈现非易失性。

2008年5月，惠普实验室首次将现实器件和理论中的忆阻器联系起来，点燃了基于忆阻器的相关研究热潮。自此，忆阻器在非易失存储器、逻辑运算、神经形态计算等方面发挥广泛应用。而忆阻器应用电路的设计与分析需要了解忆阻器的各种串并联规律，以此建立更加完善的忆阻器基本电路理论，且忆阻器的串并联电路特性更加丰富，性能更优，应用更加广泛，因此研究忆阻器串并联电路的基本规律是一项非常重要的任务。

在忆阻器模型的构建方面，关于忆阻器的研究大多是基于二值和连续型忆阻器，然而，相较于这两种忆阻器，三值及多值忆阻器也存在着极大的研究需求，其在电路理论、数字逻辑电路、非线性电路等领域具有更广阔的应用前景。例如在非线性电路中，多值忆阻器可以增加电路的非线性，使非线性电路产生更加丰富的动力学特性，可以扩展混沌振荡器的类型，可以更精确的进行参数控制等优点。而在数字逻辑电路中，三值或多值忆阻器在提升信息存储、传输效率和改善现有计算机体系结构方面有着很好的发展前景。迄今为止，国内外关于三值或多值忆阻器的研究仍然较少，主要原因在于缺乏与其对应的实际器件，因此基于二值忆阻器的串并联构建三值忆阻器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出了一种基于二值忆阻器串并联的三值忆阻器构建方法，以解决现有三值忆阻器模型构建困难的问题。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：通过对二值忆阻器模型的参数特性进行分析，发现两个二值忆阻器阻值状态发生转变的时间点不同会使串并联电路等效为三值忆阻器，而忆阻器的参数不同时或反向连接时都有可能使两个二值忆阻器的阻值状态发生改变的时间点不同。因此可将二值忆阻器串并联电路分为以下六种分别构建三值忆阻器：

(1)同参数反向串联：两个参数相同的二值忆阻器反向串联连接。此时两个二值忆阻器的磁通量积累规律完全相反，其到达各自磁通阈值的时间不同，即各自发生阻值转变的时间不同，因此同参数反向串联电路可等效为一个三值忆阻器。

(2)不同参数同向串联：两个参数不同的二值忆阻器同向串联连接。具体又可分为忆导值参数不同或磁通阈值参数不同或两者都不同。此时两个忆阻器会因为参数不同导致分压不同或磁通阈值不同，使得各自发生阻值转变的时间不同，因此不同参数同向串联电路可等效为一个三值忆阻器。

(3)不同参数反向串联：两个参数不同的二值忆阻器反向串联连接。参数不同又可具体分为忆导值参数不同或磁通阈值参数不同或两者都不同。此时两个二值忆阻器因参数不同及反向连接使得各自发生阻值转变的时间不同，因此不同参数反向串联电路可等效为一个三值忆阻器。

(4)同参数反向并联：两个参数相同的二值忆阻器反向并联连接。此时两个二值忆阻器的磁通量积累规律相反，其到达各自磁通阈值的时间不同，即各自发生阻值转变的时间不同，因此同参数反向并联电路可等效为一个三值忆阻器。