[發明專利]基于憶阻器的反相運算電路

在審

• 申請號: 201611221740.3
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106775574A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王春梅
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: G06F7/50
• 分類號: G06F7/50;G06F7/556;G06F7/544
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于憶阻器的反相運算電路，其特征在于：所述憶阻器由二極管(1N4148)、電容和電阻組成，二極管1N4148實現文氏電橋功能，電容和電阻組成RC震蕩電路；所述二極管D1的正極接二極管D4的正極，接憶阻器的輸入端，所述二極管D1的負極接電容C0的一端，接二極管D2的負極，所述二極管D2的正極接二極管D3的負極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D2的負極接電容的一端，所述二極管D3的負極接二極管D2的正極，接憶阻器的輸出端，所述二極管D3的正極接二極管D4的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的正極接二極管D3的正極，接電容C0的另一端，接地，所述二極管D4的負極接二極管D1的正極，接憶阻器的輸入端，所述電容C0的一端接電阻R0的一端，所述電容C0的另一端接電阻R0的另一端，接地；根據二極管文氏電橋的電路得出以下關系式：

設定憶阻器兩端輸入電壓和電流分別為Vm和Im，電容C₀兩端電壓為V₀，其數學模型為：

$\frac{{\mathrm{dV}}_0}{dt}=\frac{2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρV}}_0}\cosh \left({\mathrm{\ρV}}_m\right)}{C_0}-\frac{V_0}{R_0{C}_0}-\frac{2I_s}{C_0}$

其中，ρ＝1/(2nV_T)；I_s，n和V_T分別表示二極管反向飽和電流、發射系數和熱電壓，由此，可以推導出憶阻器的憶導表達式為

$G_m=\frac{2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρV}}_0}\sinh \left({\mathrm{\ρV}}_m\right)}{V_m}$

基于憶阻器的反相運算電路由電阻，憶阻器和運算放大器(LF347BN)組成，所述運算放大器LF347BN(U1)的負輸入端通過電阻Ril接反相電路的輸入，通過憶阻器Rm接運算放大器(LF347BN(U1)的輸出端，運算放大器LF347BN(U1)的正輸入端接地，運算放大器LF347BN(U1)的正電源端接VCC，運算放大器LF347BN(U1)的負電源端接VEE；根據反相電路得出以下關系式：

設電阻Ri1上的電流為I_Ri1，憶阻器Rm上的電流為I_Rm1，電壓為Vm1，

根據虛短和虛斷原則得出：I_Ri1＝I_Rm1 U_o1＝V_m1

$U_{i1}=-R_{i1}\·G_m\·U_{o1}=-R_{i1}\·2I_s{e}^{-{\mathrm{\ρv}}_0}\sinh \left({\mathrm{\ρU}}_{01}\right).$