本发明专利涉及新型电路元件模型构造领域，具体涉及一种极简的浮地磁控忆容器电路仿真模型。
背景技术
1971年，“忆阻器之父”蔡少棠教授在理论上提出一种能描述磁通和电荷关系的忆阻器(memristor)。2008年惠普实验室在《nature》杂志宣布物理实现了具有忆阻器特征的二端器件之后，忆容器(memcapacitor)和忆感器(meminductor)的新概念也相继被提出。忆容器、忆感器和忆阻器一样都具有记忆功能，表现出具有收缩迟滞特征的捏滞回线。与忆阻器不同的是，忆容器和忆感器在工作时不需要消耗能量，在低功耗超大规模集成电路中，忆容器和忆感器相对于忆阻器更具有优势。
忆容器是一种描述电荷-电压关系的电路记忆元件。目前实现忆容器的常用方式有弹性电极忆容、多层金属-绝缘层忆容、介电常数跳变忆容和内嵌忆阻器的忆容。由于忆容器实现困难、成本高等特点，目前仅存在实验室环境中，实现商品化还需要一个过程。根据忆容器的电学特性构建电路仿真模型对研究含有忆容器的电路与系统具有重要的理论意义和实用价值。常用忆阻器的等效电路模型构建电路仿真模型。目前忆容器的等效电路模型的主要不足之处为：有的需要一端接地(中国发明专利授权公告号：cn104573183b)；有的不是二端口模型(中国发明专利申请号：201710804775.8)；有的二端口电压不能超过模型内有源器件供电电压(中国发明专利申请号：201510916745.7)；有的需要元器件多构造复杂(中国发明专利申请号：201510908431.2)。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种极其简洁的浮地磁控忆容器电路仿真模型，解决现有磁控忆容器电路仿真模型需要一端接地、不是二端口模型、二端口电压不能超过模型内有源器件供电电压、需要的元器件多构造复杂的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种极简的浮地磁控忆容器电路仿真模型，包括端口a、端口b、压控电容uc、电容器c和电压积分器a，所述压控电容uc包括电压控制端uc和受控电容cu，所述压控电容uc内受控电容cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，所述电压积分器a包括电压输入端u和电压输出端uc，所述压控电容uc内受控电容cu分别与电容器c和电压积分器a的电压输入端u并联，所述端口a与电压积分器a的电压输入正端相连，所述端口b与电压积分器a的电压输入负端相连，所述电压积分器a内电压输出端uc与压控电容uc的电压控制端相连；所述压控电容uc内受控电容cu的电容量cu＝kc×uc，kc为压控电容uc的控制系数；从时刻t0至tn，所述电压积分器a内电压输出端的电压值
本发明的有益效果是：在本发明中，该浮地磁控忆容器电路仿真模型端口a、b的电气特性等效了磁控忆容器cm的a、b端口特性，只需要使用仿真软件中已有的3个元件(component)，为二端口模型，进一步的降低已有磁控忆容器电路仿真模型的复杂度和元件数，具有忆容值变化范围灵活、无接地限制、工作电压范围宽和易于理解的优点。
附图说明
图1为本发明的原理图
图2为本发明实施例中不同频率正弦电压源u(t)电压值和对应储存电荷量q(t)的理论关系曲线图
图3为本发明实施例中multisim软件仿真测试电路图
图4为本发明实施例中频率为5hz的正弦电压源u(t)电压值和对应储存电荷量q(t)的关系仿真曲线图
图5为本发明实施例中频率为50hz的正弦电压源u(t)电压值和对应储存电荷量q(t)的关系仿真曲线图
图6为本发明实施例中频率为500hz的正弦电压源u(t)电压值和对应储存电荷量q(t)的关系仿真曲线图
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种极简的浮地磁控忆容器电路仿真模型，包括端口a、端口b、压控电容uc、电容器c和电压积分器a，压控电容uc包括电压控制端uc和受控电容cu，压控电容uc内受控电容cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，电压积分器a包括电压输入端u和电压输出端uc，压控电容uc内受控电容cu分别与电容器c和电压积分器a的电压输入端u并联，端口a与电压积分器a的电压输入正端相连，端口b与电压积分器a的电压输入负端相连，电压积分器a内电压输出端uc与压控电容uc的电压控制端相连；压控电容uc内受控电容cu的电容量cu＝kc×uc，kc为压控电容uc的控制系数；从时刻t0至tn，电压积分器a内电压输出端的电压值
本发明的工作原理为：
若磁控忆容器电路仿真模型的二端电压u与端口电流i采用关联参考方向，则描述其两端电压u与储存电荷量q之间的关系
磁控忆容器电路仿真模型的数学关系可表示为
磁控忆容器电路仿真模型的忆容量
设定磁控忆容器电路仿真模型中的电容量c＝100μf、压控电容控制系数kc＝50μf/v和电压积分器比例系数ki＝10。取激励正弦电压源u(t)的峰值um＝14.142v，且t＝0时状态变量磁通量
磁控忆容器电路仿真模型的multisim软件仿真测试电路如图3所示。为在仿真软件中得到磁控忆容器电路仿真模型的激励正弦电压源u(t)和对应储存电荷量q(t)的关系曲线，需将储存电荷量q(t)转化为与之数值相等的电压值，以便示波器xsc2观测。在正弦电压源与磁控忆容器电路仿真模型a、b端口之间的回路中串联电流控制电压源v3，并将电流控制电压源v3的输出电压ui(t)作为电压积分器a2的输入，电压积分器a2的输出uo(t)连接到示波器xsc2的通道b。电流控制电压源v3的输出电压ui(t)＝kj×i(t)，i(t)为磁控忆容器电路仿真模型的a、b端口电流，设定电流控制电压源v3的控制系数kj＝1ω。从时刻t0至tn，电压积分器a2的输出电压
磁控忆容器电路仿真模型a和b端口的电压值与储存电荷量之间的理论关系曲线和仿真结果均符合忆容器cm的三个本质特征：1.正弦电压源u(t)激励下磁控忆容器电路仿真模型的特性曲线为捏滞回线；2.捏滞回线波瓣面积随正弦电压源频率f增大减小；3.正弦电压源频率f趋于无穷大时捏滞回线收缩为一条直线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。