忆感器对数模型等效电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电路设计技术领域，设及一种新的忆感器等效模型及其等效电 路，具体设及一种忆感器磁通-电流关系的对数模型及其具有滞回特性的等效电路。
【背景技术】
[0002] 蔡少棠在电阻、电容和电感的基础上提出了忆阻器的概念，2008年惠普实验室实 现了忆阻器。忆阻器具有纳米尺度结构，在非遗失性存储器及人工神经网络的研究等方面 具有重要意义。忆感器与忆阻器同属于记忆器件，无需外部电源即可存储信息。目前尚未实 现实际的忆感器，为了对忆感器进行预先研究，设计一种忆感器数学模型及其等效电路进 行实验和应用研究具有重要意义。
[0003] 目前，有关忆感器的仿真模型中，主要有一次光滑曲线模型和二次光滑曲线模型， 研究者主要应用运些少数的忆感器模型进行电路设计和仿真，难W拓展研究方向。已知的 由硬件等效电路构成的忆感器等效电路，实现效果较差，难W模拟实际忆感器的特性。因 此，一种忆感器对数模型及其等效电路具有较大的意义与价值。
【发明内容】
[0004] 针对上述不足，本实用新型提供了一种忆感器对数模型等效电路，用W模拟忆感 器磁通-电流的滞回特性，作为实际忆感器的仿真器。
[000引一种忆感器对数模型等效电路，包括集成运算放大器Ul和乘法器U2,集成运算放 大器Ul用于实现积分运算、反向加法、对数运算和反向器;乘法器U2用于实现信号的相乘。 输入电流通过Ul-I的积分电路实现电流的积分，电流的积分输入到U1-2的反向加法器实现 与常数的反向相加，U1-2的输出信号通过U1-3的对数运算电路进行对数运算后，输出结果 再经过U1-4的反相器取反，U1-4的输出结果与输入电流共同输入乘法器U2进行乘法运算， 最终得到磁通量。
[0006] 优选的，所述的忆感器对数模型等效电路包括集成运算放大器U1，模拟乘法器U2， 8个电路，1个电容和1个二极管。
[0007] 所述的集成运算放大器Ul采用LF347N，模拟乘法器U2采用AD633JN。
[0008]所述的集成运算放大器Ul的第1引脚与第一电容Cl的一端、第立电阻R3的一端、第 八电阻R8的一端连接，第2引脚与第一电阻Rl的一端、第一电容Cl的另一端、第八电阻R8的 另一端连接，第3引脚接地，第4引脚接第一电源的正极，第5引脚接地，第6引脚与第二电阻 R2的一端、第S电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端连接，第7引脚与第四电阻R4的另一端、 第屯电阻R7的一端连接，第11引脚接第二电源负极，，第12引脚接地，第13引脚与二极管Dl 的正极、第屯电阻R7的另一端连接，第14引脚与二极管Dl的负极、第五电阻R5的一端连接， 第10引脚接地，地9引脚与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端连接，第8引脚与第六电 阻R6的另一端连接作为Ul的输出并与乘法器U2的第1引脚连接;乘法器U2的第2、4、6引脚接 地，肥的第3引脚与输入端、第一电阻Rl的另一端连接，第5引脚接第=电源的负极，第7引脚 为磁通输出，第8引脚接第四电源的正极;第一电源的负极、第二电源的正极、第=电源的正 极和第四电源的负极接地.
[0009] 本实用新型设计了一种忆感器对数模型及其等效电路，含1个集成运放和1个乘法 器，其中，集成运算放大器主要用W实现电流的积分运算、反相加法运算、对数运算和反相 器，模拟乘法器用W实现对数运算电路的输出信号与电流的乘积。其结构简单，作为实际忆 感器的仿真器，对忆感器的特性和应用研究具有重要意义。
【附图说明】
[0010] 图1是本实用新型的电路结构框图。
[0011] 图2是本实用新型实现忆感器对数模型的等效电路原理图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本实用新型作详细说明。
[0013] 本实用新型提出的忆感器对数模型的等效电路的一般表达式：
[0014] 4 =kln(a+化）? i化>〇,a>〇,0>〇)
[0015] 式中(1)表示磁通，k、a、肚匀为常数，i表示电流、q表示电流的积分。
[0016] 如图1所示，忆感器对数模型的等效电路包括集成运算放大器Ul和乘法器U2，U1采 用LF%7N，U2采用AD633JN。集成运算放大器Ul用于实现积分运算(U1-1)、反向加法运算 (U1-2)、对数运算化1-3)和反向器化1-4);乘法器U2实现两个信号的乘法。
[0017] 如图2所示，输入信号i经第一电阻Rl进入由集成运算放大器Ul的引脚1、引脚2、引 脚3与第一电阻R1、第八R8,第一电容Cl组成的积分电路，得到电流的积分，即Ul引脚1的电 压：
[0018]
[0019] Uoi输入到由Ul的引脚5、引脚6、引脚7与第二电阻32、第；电阻R3、第四电阻R4组成 的反向加法器，施加-5V电源，得Ul引脚7的电压：
[0020]
[002。 ，则U7 = a+bq。U7输入到由Ul的引脚12、引脚13、引脚14和二极 管Dl，第屯由化R7组成的对数运算电路，得Ul引脚14的电压：
[0022]
[0023] U14输入到由Ul的引脚8、引脚9、引脚10和第五电阻R5、第六电阻R6构成的反相器， 得Ul引脚8的电压：
[0024]
[002引U8与i输入到乘法器U2,得输出端W引脚的电压：
[0026]
[0027] Ut为热电压，常溫下为常数，令，则忆感器 的磁通-电流特性为：
[002引（J) =kln(a+0q) ? i
[0029] 所述的集成运算放大器Ul的第1引脚与第一电容Cl的一端、第=电阻R3的一端、第 八电阻R8的一端连接，第2引脚与第一电阻Rl的一端、第一电容Cl的另一端、第八电阻R8的 另一端连接，第3引脚接地，第4引脚接第一电源的正极，第5引脚接地，第6引脚与第二电阻 R2的一端、第S电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端连接，第7引脚与第四电阻R4的另一端、 第屯电阻R7的一端连接，第11引脚接第二电源负极，，第12引脚接地，第13引脚与二极管Dl 的正极、第屯电阻R7的另一端连接，第14引脚与二极管Dl的负极、第五电阻R5的一端连接， 第10引脚接地，地9引脚与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端连接，第8引脚与第六电 阻R6的另一端连接作为Ul的输出并与乘法器U2的第1引脚连接;乘法器U2的第2、4、6引脚接 地，肥的第3引脚与输入端、第一电阻Rl的另一端连接，第5引脚接第=电源的负极，第7引脚 为磁通输出，第8引脚接第四电源的正极;第一电源的负极、第二电源的正极、第=电源的正 极和第四电源的负极接地。
[0030] 本领域的普通技术人员应当认识到，W上实施例仅是用来验证本实用新型，而并 非作为对本实用新型的限定，只要是在本实用新型的范围内，对W上实施例的变化、变形都 将落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 忆感器对数模型等效电路，包括集成运算放大器U1和乘法器U2，其特征在于:集成运 算放大器U1用于实现积分运算、反向加法、对数运算和反向器;乘法器U2用于实现信号的相 乘;输入电流通过Ul -1的积分电路实现电流的积分，电流的积分输入到U1 -2的反向加法器 实现与常数的反向相加，U1-2的输出信号通过U1-3的对数运算电路进行对数运算后，输出 结果再经过U1-4的反相器取反，U1-4的输出结果与输入电流共同输入乘法器U2进行乘法运 算，最终得到磁通量。2. 根据权利要求1所述的忆感器对数模型等效电路，其特征在于： 所述的集成运算放大器U1采用LF347N，模拟乘法器U2采用AD633JN; 所述的集成运算放大器U1的第1引脚与第一电容C1的一端、第三电阻R3的一端、第八电 阻R8的一端连接，第2引脚与第一电阻R1的一端、第一电容C1的另一端、第八电阻R8的另一 端连接，第3引脚接地，第4引脚接第一电源的正极，第5引脚接地，第6引脚与第二电阻R2的 一端、第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端连接，第7引脚与第四电阻R4的另一端、第七 电阻R7的一端连接，第11引脚接第二电源负极，，第12引脚接地，第13引脚与二极管D1的正 极、第七电阻R7的另一端连接，第14引脚与二极管D1的负极、第五电阻R5的一端连接，第10 引脚接地，地9引脚与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端连接，第8引脚与第六电阻R6 的另一端连接作为U1的输出并与乘法器U2的第1引脚连接;乘法器U2的第2、4、6引脚接地， U2的第3引脚与输入端、第一电阻R1的另一端连接，第5引脚接第三电源的负极，第7引脚为 磁通输出，第8引脚接第四电源的正极;第一电源的负极、第二电源的正极、第三电源的正极 和第四电源的负极接地。
【专利摘要】本实用新型公开了一种忆感器对数模型及其等效电路，该电路包括集成运算放大器U1和乘法器U2，集成运算放大器U1用于实现积分运算、反向加法运算、对数运算和反向器；积分运算用于实现输入信号的积分，再通过反向加法器实现与常数的相加，相加的和输入到对数运算电路进行对数运算，再将对数运算结果输入到反相器进行取反，将取反后的信号输入到乘法器U2，乘法器U2的另一端与输入信号相连，乘法器U2用于实现信号的相乘，最终得到输出磁通量。本实用新型只含1个集成运放和1个乘法器，结构简单，用以模拟忆感器电流-磁通的滞回特性，替代实际忆感器进行实验和应用及研究。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN205318384
【申请号】CN201521020584
【发明人】王光义, 史传宝, 王晋
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月10日