一种可调电容器的实现电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于忆阻器应用技术领域。具体涉及一种可调电容器的实现电路。
【背景技术】
[0002] 自从2009年，Ventra等人拓展了忆阻器的概念以后，记忆元件的特性吸引了很多 科研人员的关注。
[0003] Pershin和Ventra提出了一种用忆阻器和其他电子器件构成忆容器的方 法(PershinYV,VentraMD.Memristivecircuitssimulatememcapacitorsand mem-inductors[J] ?ElectronicsLetters, 2010, 46 (7) : 517 - 518)，该方法从忆阻器、忆容 器的基本定义着手，通过两者之间的线性变换关系构造出忆容器的模拟电路。这种模拟电 路引入了寄生电阻。
[0004] Biolek和Biolkova指出了Pershin等人提出的忆容器模拟电路的不足，他们采 用第二代电流传输器（CCII+)、跨导型运算放大器（OTA)、普通电容、电阻和忆阻器，构造出 了一种不含有寄生电阻的忆容器电路（BiolekD,BiolkovaV.Mutatorfortransforming memristorintomemcapacitor[J].ElectronicsLetters, 2010, 46(21):1428-1429)〇
[0005] 接着，Yu等人指出接地忆容器电路具有一定的局限性，在现有接地忆容器电 路的基础上探讨出了一种浮地的忆容器电路（YuD.S,LiangY,ChenH,etal.Design ofapracticalmemcapacitoremulatorwithoutgroundedrestriction[J].IEEE TransactionsonCircuitsandSystemsII:ExpressBriefs, 2013, 60(4):207 - 211)〇
[0006] 上述这些电路虽然能实现电容器的功能，但是在电路参数已经确定的情况下电容 器的容量就不能进行调整了。而现有的一些可调电容器一般是机械式的，由两片或者两组 小型金属弹片中间夹着介质制成的，通过改变两片金属弹片之间的距离或者面积来调节电 容器的容量。这些可调电容器一般是用螺钉旋具进行调节的，因此常用在不需要经常调节 的地方（菲利普.D.弗洛伊德?可选电容电路?中国专利.CN1755850A[P].2006-04-05)。
[0007] 机械式可调电容器存在较大的局限性，比如：电容量只能在某一小范围内调整，机 械磨损、电容量漂移、对振动和湿度敏感以及不易于实现自动控制等。另外还有一些方法以 小容量的电容器为基本单位，在此基础上并联这些小容量的基本电容来改变总的电容器的 容量。虽然这些方法可以改变电容器的容量，但是这样得到的电容器的电容量为离散值，其 精度有限，这在很大程度上限制了它的应用（王俊峰，吴巍.匹配电容及其制造方法.中 国专利?CN104681412A[P]. 2015-06-03)。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种电容量调整方便、线性度高、易 于控制和精度高的可调电容器的实现电路。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：所述的实现电路包括第一电流 传输器（1)、乘法器（2)、第二电流传输器（3)、电容（4)、忆阻器（5)和电阻（6)。第一电流 传输器⑴的端子X。与电阻（6)的端子R1连接，第一电流传输器⑴的端子Z。与乘法器 ⑵的端子M。和忆阻器（5)的端子Rmi分别连接，乘法器⑵的端子M2与第二电流传输器 ⑶的端子Y1连接，第二电流传输器⑶的端子X1与电容⑷的端子C1连接。
[0010] 第一电流传输器（1)的端子Y。和第二电流传输器（3)的端子Z:分别与可调电容 器的端子A连接，乘法器（2)的端子M1与可调电容器的端子B连接，电容（4)的端子C。、忆 阻器（5)的端子RM。和电阻（6)的端子R。分别与可调电容器的端子GND连接。控制信号 Us (t)加在可调电容器的端子B与GND之间，用来调节可调电容器的电容量。
[0011] 可调电容器的电容量Cni:
[0013] 式⑴中：C为电容的电容值；
[0014] R为电阻的电阻值；
[0015] Rni为忆阻器的电阻值；
[0016] Us⑴为控制信号。
[0017] 由于采用上述技术方案，本发明在电路中引入了一个控制信号Us(t)，使得可调电 容器电路的电容量随着控制信号Us(t)的改变而改变。由公式（1)可知，在电阻、亿阻器的 电阻值以及电容的电容值不变的情况下，可调电容器电路的电容量与控制信号us(t)是呈 线性关系的，因此，只需要调整控制信号us(t)的大小就可以控制可调电容器电路的电容 量。又由于所采用的电阻、亿阻器、电容以及控制信号us(t)都具有很高的精度，故所述实 现电路中的精度高。
[0018] 因此，本发明能方便地实现电容器电容量的调整，具有线性度高、易于控制和精度 高的特点。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限 制。
[0021] 实施例1
[0022] -种可调电容器的实现电路。如图1所示，所述的实现电路包括第一电流传输器 (1)、乘法器（2)、第二电流传输器（3)、电容（4)、忆阻器（5)和电阻（6)。第一电流传输器 (1)的端子X。与电阻（6)的端子R1连接，第一电流传输器⑴的端子Z。与乘法器⑵的端 子M。和忆阻器（5)的端子Rmi分别连接，乘法器（2)的端子M2与第二电流传输器（3)的端 子Y1连接，第二电流传输器⑶的端子Xi与电容⑷的端子Ci连接。
[0023] 第一电流传输器（1)的端子Y。和第二电流传输器（3)的端子Z:分别与可调电容 器的端子A连接，乘法器（2)的端子M1与可调电容器的端子B连接，电容（4)的端子C。、忆 阻器（5)的端子RM。和电阻（6)的端子R。分别与可调电容器的端子GND连接。控制信号 Us (t)加在可调电容器的端子B与GND之间，用来调节可调电容器的电容量。
[0024] 本实施例所述实现电路满足以下关系式：
[0025] I2=Vi/R(1)
[0027] 式⑴和⑵中山表示可调电容器的电流；
[0028] V1表示可调电容器的电压；
[0029] i2表示忆阻器的电流；
[0030] ￥2表不忆阻器的电压；
[0031] c为电容的电容值；
[0032] R为电阻的电阻值；
[0033] Us⑴为控制信号，方向如图1所示。
[0034] 乘法器将队(〇和^进行乘法运算，使电容器的电容量随控制信号Us(t)的变化 而变化。
[0035] 本实施例所述可调电容器的电容量Cni:
[0037] 式⑶中：C为电容的电容值；
[0038] R为电阻的电阻值；
[0039] Rni为忆阻器的电阻值；
[0040] Us⑴为控制信号，方向如图1所示。
[0041] 本【具体实施方式】在电路中引入了一个控制信号Us (t)，使得可调电容电路的电容 量会随着控制信号Us(t)的改变而改变。由公式（1)可知，在电阻、亿阻器的电阻值以及电 容的电容值不变的情况下，可调电容器电路的电容量与控制信号Us(t)是呈线性关系的，因 此，只需要调整控制信号队(〇的大小就可以控制可调电容器电路的电容量。又由于所采用 的电阻、亿阻器、电容以及控制信号Us(t)都具有很高的精度，故所述实现电路中的精度高。
[0042] 因此，本【具体实施方式】能方便地实现电容器电容量的调整，具有线性度高、易于控 制和精度高的特点。
【主权项】
1. 一种可调电容器的实现电路，其特征在于所述的实现电路包括第一电流传输器 (1)、乘法器（2)、第二电流传输器（3)、电容（4)、忆阻器（5)和电阻（6);第一电流传输器 (1)的端子Xc与电阻（6)的端子R1连接，第一电流传输器⑴的端子Z。与乘法器⑵的端 子M。和忆阻器（5)的端子Rmi分别连接，乘法器（2)的端子M2与第二电流传输器（3)的端 子Y1连接，第二电流传输器⑶的端子X i与电容⑷的端子C i连接； 第一电流传输器（1)的端子Y。和第二电流传输器（3)的端子Z1分别与可调电容器的 端子A连接，乘法器（2)的端子M1与可调电容器的端子B连接，电容（4)的端子C。、忆阻器 (5)的端子RM。和电阻（6)的端子R。分别与可调电容器的端子GND连接；控制信号Us(t)加 在可调电容器的端子B与GND之间。2. 根据权利要求1所述的可调电容器的实现电路，其特征在于所述可调电容器的电容 量 Cni:式（1)中：C为电容的电容值； R为电阻的电阻值； Rni为忆阻器的电阻值； Us (t)为控制信号。
【专利摘要】本发明涉及一种可调电容器的实现电路。其技术方案是：第一电流传输器(1)的端子X0与电阻(6)的端子R1连接，第一电流传输器(1)的端子Z0与乘法器(2)的端子M0和忆阻器(5)的端子RM1分别连接，乘法器(2)的端子M2与第二电流传输器(3)的端子Y1连接，第二电流传输器(3)的端子X1与电容(4)的端子C1连接。第一电流传输器(1)的端子Y0和第二电流传输器(3)的端子Z1分别与可调电容器的端子A连接，乘法器(2)的端子M1与可调电容器的端子B连接，电容(4)的端子C0、忆阻器(5)的端子RM0和电阻(6)的端子R0分别与可调电容器的端子GND连接。控制信号US(t)加在可调电容器的端子B与GND之间。本发明具有电容量调整方便、线性度高、易于控制和精度高的特点。
【IPC分类】H01G5/04, H03K19/00
【公开号】CN105161303
【申请号】CN201510470833
【发明人】甘朝晖, 张士英, 吴宇鑫, 李劲松
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月4日