忆阻器状态逻辑中与操作的高效设计与实现

作为电阻、电容、电感之外的第4种基本电路元件,忆阻器自2008年被发现以来受到学术界和产业界的广泛关注.忆阻器的阻值记忆效应和纳米工艺制造方式使其被认为可用于构建未来更大容量和密度的存储器,逐渐替代FLASH等现有存储器件.除存储功能外,HP公司在2010年《Nature》上发表的文章表明,忆阻器还可以通过以蕴含为基础的状态逻辑实现任意逻辑运算.研究了忆阻器状态逻辑的另一种操作——与操作,提出了一种更加高效的与操作实现方法,该方法不需要增加额外的忆阻器,降低了激励电压的复杂性,减小了误差,使运算更加简便高效.最后通过SPICE模拟仿真对提出的方法进行了验证.     

忆阻在混沌电路中的应用综述

忆阻是被认为是除电阻、电容、电感外的第四种基本电路元件.具有记忆功能的非线性电阻.作为基本元件的忆阻器出现,必将导致电子电路的结构体系、原理、设计理论的变革,并促进电子行业新的应用领域的发展.本文从忆阻在混沌系统中的应用来介绍忆阻的应用现状.先介绍忆阻特性和原理,然后引入忆阻器应用在混沌领域的研究成果以及电路仿真忆阻电路.     

忆阻器存储研究与展望

随着信息呈现爆炸式增长,而CMOS的工艺尺寸逐步接近其理论极限尺寸,新型纳米级存储器件的需求日趋迫切.忆阻器被认为具有替代动态随机存储器,适应海量存储的巨大潜力.在综述忆阻器与忆阻系统概念的产生与发展的基础上,讨论忆阻器作为存储单元的特性,综述了忆阻器的阻变存储结构以及相对应的读写方法.在总结分析目前研究存在问题的基础上,探讨了今后的研究方向.     

基于改进忆阻器的高通滤波器设计与仿真

针对传统的忆阻器模型存在不能很好地与HP实验室提出的忆阻器物理模型中忆阻器的阻值变化特点相符的问题,提出了一种改进的带有阈值电压的忆阻器模型,该模型能很好地模拟忆阻器的"激活"现象,其特性与HP实验室的忆阻器物理模型相符;基于该改进模型设计了一种高通滤波器电路,该电路通过改变忆阻器阻值控制电路的输出信号来改变忆阻器的阻值,从而实现了滤波器截止频率的调节。SPICE仿真结果验证了设计的正确性。     

时滞忆阻神经网络动力学分析与控制综述

忆阻器(Memristor)是一种无源的二端电子元件,同时也是一种纳米级元件,具有低能耗、高存储、小体积和非易失性等特点.作为一种新型的存储器件,忆阻器的研制,有望使计算机实现人脑特有的信息存储与信息处理一体化的功能,打破目前冯.诺伊曼(Von Neumann)计算机架构,为下一代计算机的研制提供一种全新的架构.鉴于忆...     

一种基于忆阻特性的监督神经网络算法及电路设计

针对如何将忆阻器融入人工神经网络算法并进行硬件实现的问题,提出了一种在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台上实现的基于忆阻特性的监督神经网络算法。该设计以忆阻器模块作为神经网络中的权值存储模块,构建误差反馈机制的监督学习。将该忆阻神经网络电路应用于图像分类问题,并进行了资源占用和处理速度的优化。实验结果表明其分类结果良好,在Cyclone Ⅱ:EP2C70F896I8平台上,整体网络算法占用11 773个逻辑单元(LEs),训练耗时0. 33 ms,图像的测试耗时10μs。这一工作对忆阻器和神经网络的结合提出了一个有益的参考。     

可记忆电阻器及其应用展望综述

可记忆电阻器,本文简称为忆阻器,能够不需要功率源而储存信息,是一种纳米尺寸的器件,它于1971年被Leon Chua作为一种"丢失的电路元件"提出,2008年被惠普实验室研究人员Williams R S等证明的确存在,成为电路理论里电阻器、电容器和电感器以外的第四个基本电路元件,极有可能引领电子学的一次重要变革。本文回顾了忆阻器的概念和数学定义,重点介绍了惠普实验室的Pt/TiO2/Pt三明治结构的忆阻器薄膜器件模型和忆阻器元件某些值得关注的特性,如滞回曲线特性,最后探讨了可记忆元件在纳米级器件领域的应用前景和研究方向。     

二元金属氧化物忆阻器的性能优化研究进展

进入21世纪以来,传统计算机一直面临着数据频繁在CPU与存储器之间交换带来的功耗问题和存储墙问题.新型的存算一体化计算方式有望突破传统冯·诺依曼架构,实现低功耗、高算力的计算.忆阻器是一种具有低功耗、高速度、高密度、非易失等特点的新型电路元件,被认为是未来实现存算一体化的最佳载体.但目前忆阻器还存在功耗过大、稳定性低、...     

基于忆阻器的迟滞比较电路研究

研究了惠普忆阻器的电荷控制模型,并构建了其SimuIink模型,给出了相应的仿真结果。最后设计了一种基于忆阻器的迟滞比较电路,建立了其SimuIink仿真模型,分析了其仿真结果。此电路简单易用,能应用于多种电路,比如方波和锯齿波产生电路等。它在电路尺寸、电路功耗等方面都有优势。     

对四端忆阻器的建模及其电路仿真

在传统二端忆阻器的理论基础上,提出了一种四端忆阻器的模型.该器件的4个端口分别对应于MOS场效应晶体管的栅、源、漏和衬底4个极,可以代替数字电路中的MOS晶体管实现电路功能.利用Verilog-A对该模型的电学特性进行了描述,在Hspice软件环境中利用该模型构建了与非、或非等逻辑电路以及1 bit数据的1R-1R随机...     

Memristive crossbar array with applications in image processing

A memristor is a kind of nonlinear resistor with memory capacity.Its resistance changes with the amount of charge or flux passing through it.As the fourth fundamental circuit element,it has huge potential applications in many fields,and has been expected to drive a revolution in circuit theory.Through numerical simulations and circuitry modeling,the basic theory and properties of memristors are analyzed,and a memristor-based crossbar array is then proposed.The array can realize storage and output for binary,grayscale and color images.A series of computer simulations demonstrates the effectiveness of the proposed scheme.Owing to the advantage of the memristive crossbar array in parallel information processing,the proposed method is expected to be used in high-speed image processing.     

一种新的图象存储系统实现方法

本文介绍一种新的、仅含ｐｑ个存储模块的、基于ｐ×ｑ矩阵访问方式的图象存储系统的实现方法，通过采用一个新的存储模块分配函数和一个ｐｑ×ｐｑ开关阵列，只需一步即可完成数据在数据寄存器和存储模块之间的分布，并且使得数据分布电路非常简单。本文同时给出了一种非常简单的地址分布电路     

用于数字图像传感器的脉冲宽度调制读出方法研究

为提高数字像素图像传感器的动态范围,提出了一种具有自适应参考电压的脉冲宽度调制读出方法。该方法将像素阵列分成包含相同数目像素的像素块,通过参考电压产生模块使每个像素块的参考电压和像素块内光照强度相关,理论上这种结构能够将数字像素图像传感器的动态范围从48 dB提升至96 dB,实际仿真结果为88.16 dB。分析了像素分块内主要的噪声来源和参考电压产生模块的采样电容引入的偏差。采用65 nm CMOS工艺实现了4×4的像素块电路,在高光强和弱光强条件下分别将电路输出同理论计算值相比较,并分析了产生误差的原因。     

论检波器组合的连接方式

在石油、地震勘探中,为了压制干扰,每道地震信号都采用多个检波器的组合。分析了检波器组合的等效电路,推导出检波器组合的传输特性——检波器组合输出电压与检波点地面振动速度的数学关系,依据这一理论,可以确定,采用串联数等于并联数的串并联方式是检波器组合最佳的电路连接方式。     

检波器组合的电路特性及其应用

在石油地震勘探中,为了压制干扰,每道地震信号都采用多个检波器的组合.本文分析了检波器组合的等效电路,推导出检波器组合的传输特性--检波器组合输出电压与检波点地面振动速度的数学关系,应用这一理论可以确定,采用串联数等于并联数的串并联方式是检波器组合最佳的电路连接方式,地震信号采集电路的输入电阻应远大于检波器的阻尼电阻.     

高速图像传感器VCCD512H驱动时序设计

介绍了一种面阵CCD图像传感器VCCD512H,分析了其驱动时序信号,选用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为硬件设计平台,使用原理图和可视化硬件描述语言(VHDL)相结合的方法设计了其驱动时序,针对Xilinx公司的可编程逻辑器件XC9572进行适配,采用EDA软件对所设计的时序进行了仿真.仿真结果表明,该驱动时序的设计是正确的,可以满足CCD工作驱动要求.     

基于FPGA的小型星载非制冷红外成像系统设计与实现

根据内编队重力场卫星红外成像工作环境的温度要求,选取了非制冷长波红外焦平面阵列探测器——UL03162,并在此基础上进行了系统的软硬件设计。硬件电路采用了模拟电路和数字电路分离设计方案,以减小电路噪声对红外图像的影响。在系统实现上,以内嵌MircoBlaze微处理器FPGA为主处理器,通过编程实现了图像数据的获取、处理和输出以及整个系统各模块的综合管理,提高了系统的集成度和稳定性。     

A miniaturized high-voltage solar cell array as an electrostaticMEMS power supply

A hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cell array that is designed as an on-board power source for electrostatic microelectromechanical systems (MEMS) is presented. A single cell consists of a triple layer of p-i-n/p-i-n/p-i-n a-Si:H and produces an open circuit voltage (V_OC) of 1.8~2.3 V, a short circuit current density (J_SC) of 2.8 mA/cm², and fill factor (FF) of 0.495. A series interconnected array of 100 single solar cells (total array area of 1 cm²) is fabricated in an integrated fashion and produces an array V_OC of 150 V, and array short circuit current (I_SC) of 2.8 μA under Air Mass (AM) 1.5 illumination. To demonstrate the usefulness of this solar cell array as an on-board power source for electrostatically driven micromachined devices, it has been packaged with a movable micromachined silicon (Si) mirror in a hybrid manner. The movable Si mirror is directly driven by the cell array electrical output, and the motion of the mirror plate has been observed reproducibly. Variation of light intensity and/or number of illuminated cells produces different values of array V_OC, thus enabling control of the deflection of the Si mirror by variation of incident light intensity     

基于AD9978A双通道的CCD相机设计

基于ADI公司的双通道、14 bit串行输出图像预处理芯片(AFE)AD9978A设计了一套CCD黑白数字摄像机电路系统。系统采用Dalsa公司的1 024×1 024帧转移面阵CCD FTT1010M作为图像传感器,采用专用集成芯片DPP2010A作为时序发生器,以FPGA为控制核心,并应用LVDS接口完成图像输出。针对CCD双通道输出时通道间存在的不均匀性问题,使用AD9978A在电路上给出了改进,并系统研究了该芯片复杂的寄存器配置问题。经验证,该系统能在不添加任何均匀性校正算法的情况下,输出均匀性良好的双通道图像。     

基于单片机的光电二极管阵列驱动电路设计

介绍了一种基于单片机的光电二极管阵列驱动电路。在单片的单片机上完成光电二极管阵列时序信号产生、A/D转换及数据传输整个过程,能够检测nA级微弱信号,与常用的可编程逻辑器件相比具有成本低、功耗低、电路结构简单的特点。