[發(fā)明專利]電流分數(shù)階積分控制式憶階元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811266987.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109492283B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 余波
• 申請（專利權(quán)）人: 成都師范學院
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種電流分數(shù)階積分控制式憶階元，包括引腳a、引腳b、壓控變階分抗U_F、電流控制電壓源I_U和電壓分數(shù)階積分器A。壓控變階分抗U_F包括電壓控制端u_c和變階分抗壓控變階分抗U_F內(nèi)變階分抗的運算階受電壓控制端u_c的電壓值控制，電流控制電壓源I_U包括電流控制端i和電壓源輸出端u_i，電流控制電壓源I_U內(nèi)電壓源輸出端u_i的電壓值受電流控制端i的電流值控制，電壓分數(shù)階積分器A包括電壓輸入端u_i和電壓輸出端u_c。該電流分數(shù)階積分控制式憶階元記憶了電流分數(shù)階積分值，電流分數(shù)階積分值控制了的運算階，可作為新電路元件廣泛的應用于電路與系統(tǒng)的設計中，其震蕩性質(zhì)和倍頻性質(zhì)是憶階元特有。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及電路元件基礎理論，具體涉及電流分數(shù)階積分控制式憶階元。

背景技術(shù)

電子元件是構(gòu)成電路與系統(tǒng)的最基本單元。1745年荷蘭萊頓大學P.穆森布羅克發(fā)明的萊頓瓶是最原始的電容(capacitor)，1826年德國歐姆發(fā)現(xiàn)歐姆定律提出電阻(resistor)的概念，1831年英國法拉第制成鐵芯線圈制作出電感(inductor)。電阻、電容和電感是全世界公認的三種基本無源電路元件，已在電路與系統(tǒng)中得到最廣泛的應用。

分數(shù)階微積分(fractional calculus)是運算階次為非整數(shù)的一種微積分，已成為數(shù)學分析的一個重要分支。由于分數(shù)階微積分的長時記憶性、非定域性和弱奇異性，近年來，已成為科學和工程技術(shù)領(lǐng)域中使用的一種新數(shù)學手段。分數(shù)階微積分在物理、化學、生物、控制、信號處理、圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡、電路與系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了有效的應用，并已取得許多有益的結(jié)果。依據(jù)分數(shù)階微積分理論，電容的運算階為-1，電阻的運算階為0，電感的運算階為+1。運算特性介于電阻和電容之間的元件為容性分抗元(capacitive fractor)，運算特性介于電阻和電感之間的元件稱為感性分抗元(inductive fractor)，分抗元(fractor)的分抗量簡稱為分抗(fractance)。

電流、電壓、電荷和磁通是電路理論的四個基本變量，它們之間共有六種關(guān)系：1.電流和電荷的關(guān)系由電流定義式建立；2.電壓和磁通的關(guān)系由法拉第電磁感應定律建立；3.電壓和電流之間的關(guān)系由電阻建立；4.電壓和電荷的關(guān)系由電容建立；5.電流和電荷的關(guān)系由電感建立。電荷和磁通的關(guān)系由什么元件或定律來建立？很長時間以來，一直沒有引起人們的關(guān)注和重視。

根據(jù)電路基本變量組合完備性原理，1971年美籍華裔科學家蔡少棠先生從理論預測出憶阻(memristor)的存在，蔡先生認為憶阻是建立電荷和磁通關(guān)系的電路元件，從而稱憶阻為第四種基本電路元件，并得到學界的廣泛認可。蔡先生還依據(jù)電路變量與電路元件的公理完備性(axiomatic completeness)、邏輯相容性(logical consistency)和形式對稱性(formal symmetry)等，提出公理化的電路元件體系——蔡氏公理化元件系(Chua’saxiomatic element system)，進而得電路元件的到蔡氏周期表(Chua’s periodictable)。