[發(fā)明專利]一種對數(shù)絕對值局部有源憶阻器電路模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910515122.7
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110245421B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王君蘭;王光義;谷文玉;楊柳;牛小燕
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.一種對數(shù)絕對值局部有源憶阻器電路模型，其特征在于，該電路模型基于以下數(shù)理關(guān)系設(shè)計(jì)：

其中i(t)和u(t)為憶阻器的電流與電壓，變量x為憶阻器的狀態(tài)；

該電路模型包括集成運(yùn)算放大器U1、集成運(yùn)算放大器U2、集成運(yùn)算放大器U3、集成運(yùn)算放大器U4和乘法器U5、U6、U7、U8，集成運(yùn)算放大器U1、集成運(yùn)算放大器U2和乘法器U5、U6、U7構(gòu)成控制憶導(dǎo)的狀態(tài)變量產(chǎn)生電路，集成運(yùn)算放大器U1用于實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算、反相加法運(yùn)算和反相放大運(yùn)算，將輸出信號作為憶阻器等效電路的憶導(dǎo)控制信號；局部有源憶阻器等效電路由集成運(yùn)算放大器U3、集成運(yùn)算放大器U4構(gòu)成，集成運(yùn)算放大器U3主要實(shí)現(xiàn)反相加法運(yùn)算、反向放大運(yùn)算、絕對值運(yùn)算；集成運(yùn)算放大器U4主要實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算、反向放大運(yùn)算，得到需要的對數(shù)絕對值控制信號，乘法器U8用于實(shí)現(xiàn)將對數(shù)絕對值控制信號和電壓量相乘，得到最終的憶阻器電流量；

所述的集成運(yùn)算放大器U1、集成運(yùn)算放大器U2、集成運(yùn)算放大器U3、集成運(yùn)算放大器U4采用LF324，乘法器U8采用AD633；集成運(yùn)算放大器U1的第7引腳輸出憶阻器狀態(tài)變量，乘法器U8的W引腳輸出憶阻器電流；

所述的集成運(yùn)算放大器U1的第1引腳通過電阻R16連接第2引腳，第2引腳通過電阻R1、R2、R3、R4分別連接u、x⁴、-2x²、0.1；第3引腳接地；第5引腳接地；第6引腳通過電阻R5連接第1引腳；第7引腳通過電容C1連接第6引腳；第4引腳連接電源VCC；第11引腳連接電源VEE；第7引腳輸出為x；

集成運(yùn)算放大器U1內(nèi)集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器，集成運(yùn)算放大器U1的第1、2、3引腳對應(yīng)的運(yùn)算放大器，與電阻R1、R2、R3、R4、R16構(gòu)成反相加法器，輸入為u、x⁴、-2x²、0.1，其中，x⁴為乘法器U7的W引腳電壓，-2x²為集成運(yùn)算放大器U2的第8引腳的輸出；R1＝R2＝R3＝R4＝R16＝10K,則U1引腳1的電壓為：

集成運(yùn)算放大器U1的第5、6、7引腳對應(yīng)的運(yùn)算放大器與電容C1、電阻R5構(gòu)成積分電路，來獲得憶阻器的狀態(tài)變量x，集成運(yùn)算放大器U1引腳7的電壓為：

由局部有源憶阻器數(shù)學(xué)模型可知

即：

則集成運(yùn)算放大器U1的第7引腳的u_1-7表示憶阻器的狀態(tài)變量x；

所述的集成運(yùn)算放大器U3的第1引腳通過電阻R10與第2引腳連接；第2引腳通過電阻R8、R9分別連接x、0.5；第3引腳接地；第14引腳通過電阻R12連接第13引腳；第13引腳通過電阻R11連接第1引腳；第12引腳接地；第4引腳連接電源VCC；第11引腳連接電源VEE；第8引腳通過電阻R18連接第9引腳，第9引腳通過電阻R17連接第14引腳；乘法器U是為了實(shí)現(xiàn)絕對值運(yùn)算；乘法器U的第1引腳連接集成運(yùn)算放大器U3的第14引腳；第3引腳連接集成運(yùn)算放大器U2的第8引腳；第2引腳、第4引腳、第6引腳接地；第8引腳接電源VCC；第5引腳接電源VEE；第7引腳輸出為|x+0.5|；

集成運(yùn)算放大器U3的第1、2、3引腳對應(yīng)的運(yùn)算放大器，與電阻R8、R9、R10構(gòu)成反相加法器，輸入分別為x、0.5，R8＝R9＝R10＝10K，即集成運(yùn)算放大器U3引腳1的電壓為：

集成運(yùn)算放大器U3的第13、14引腳對應(yīng)的運(yùn)算放大器，與電阻R11、R12構(gòu)成反相加法器，第13引腳的輸入為第1引腳輸出的電壓，集成運(yùn)算放大器U3的第14引腳的輸出電壓為：

集成運(yùn)算放大器U3的第8、9引腳對應(yīng)的運(yùn)算電路，與電阻R17、R18以及乘法器U構(gòu)成了絕對值電路，絕對值函數(shù)運(yùn)算表示為一個(gè)變量與自身符號函數(shù)的乘積，所以絕對值運(yùn)算由符號函數(shù)運(yùn)算與乘法運(yùn)算連接實(shí)現(xiàn)；R17＝R18＝10K，第9引腳的輸入為第14引腳的輸出電壓，乘法器U的第1引腳的輸入為集成運(yùn)算放大器第14引腳的輸出電壓，乘法器U的第3引腳的輸入為集成運(yùn)算放大器第8引腳的輸出電壓，乘法器U的輸出電壓為：

u_w(t)＝u_3-14(t)sgn(u_3-14(t))＝|x+0.5|

集成運(yùn)算放大器U4的第8引腳通過二極管D1連接第9引腳；第9引腳通過電阻R13連接|x+0.5|；第10引腳接地；第7引腳通過電阻R15連接第6引腳；第6引腳通過電阻R14連接第8引腳；第5引腳接地；第4引腳接電源VCC；第11引腳連接電源VEE；第7引腳輸出為ln|x+0.5|；

集成運(yùn)算放大器U4的第8、9引腳對應(yīng)的運(yùn)算電路與電阻R13、二極管D1構(gòu)成了對數(shù)運(yùn)算電路，第9引腳的輸入為集成運(yùn)算放大器絕對值運(yùn)算電路的輸出，R13＝5M，理想二極管D1的Is≈2^-7A，集成運(yùn)算放大器U4的第8引腳的輸出電壓為：

集成運(yùn)算放大器U4的第6、7引腳對應(yīng)的運(yùn)算電路，與電阻R14、R15構(gòu)成反相放大運(yùn)算，第6引腳的輸入為集成運(yùn)算放大器U4第8引腳的輸出，R14＝R15＝10K，集成運(yùn)算放大器U4第7引腳的輸出電壓為：

乘法器U8用以實(shí)現(xiàn)電壓u與集成運(yùn)算放大器U4的第7引腳的輸出電壓的乘積運(yùn)算，乘法器U8的第1引腳輸入為u，第3引腳的輸入為集成運(yùn)算放大器U4的第7引腳的輸出電壓，乘法器U8的輸出端引腳W的輸出為：

u_8w(t)＝i_w(t)＝u_4-7(t)*u(t)＝ln|x+0.5|*u(t)

為局部有源憶阻器等效電路的電壓與電流特性，

與上式得到的狀態(tài)變量控制函數(shù)聯(lián)立即可得到局部有源憶阻器的模型。