一种分数阶忆阻器的Verilog-A模型及应用

近年来,科研人员为研究忆阻器的电气特性及其在电路中的应用,建立了多种整数阶忆阻器的Verilog-A模型,但分数阶忆阻器的Verilog-A模型还未见报道。文章提出了一种分数阶忆阻器的Verilog-A模型,对其相关特性进行了分析,总结了参数对忆阻器电气特性影响的规律,并将此模型应用于脉冲宽度调制(PWM)电路中,通过改变分数阶阶次来调整PWM电路的占空比。实验结果证明了分数阶忆阻器Verilog-A模型的正确性和实用性。     

基于分数阶忆阻器的混沌电路分析与设计

提出了一种新型的分数阶忆阻混沌电路.首先,建立了分数阶忆阻器的数学模型,通过数值仿真验证了分数阶广义忆阻器满足忆阻器的基本特性.然后,将分数阶广义忆阻器与蔡氏振荡电路相结合,建立了一种基于分数阶广义忆阻器的混沌电路模型.通过稳定性理论,对分数阶系统的稳定性进行了分析.为了进一步研究电路参数对系统动态行为的影响,利用相位...     

基于忆阻器的五阶MCK混沌电路研究

采用忆阻器替换分段线性电阻的方法,在Matsumoto,Chua和Kobayashi (MCK)提出的四阶混沌电路基础上,设计了一个含有忆阻器的五阶对称混沌电路,建立了五阶忆阻混沌电路的数学模型.采用常规动力学分析方法,分析了五阶忆阻混沌电路的平衡点集及其稳定性、Lyapunov指数.采用常规元器件,构建了五阶忆阻混沌电路的仿真模型,并进行了电路仿真实验.理论分析和仿真实验结果表明,设计的五阶忆阻混沌电路具有丰富的混沌行为,丰富了忆阻混沌电路的设计与应用.     

具有时滞的分数阶忆阻神经网络固定时间同步

文中研究了分数阶忆阻神经网络的固定时间同步问题。根据忆阻器的电压电流特性，建立一类具有时变时滞的分数阶忆阻神经网络模型。与传统的基于最大绝对值的记忆突触权值计算方法不同，通过引入数学变换，利用微分包含理论和集值映射，在Filippov解的框架下将分数阶忆阻神经网络转化为一类具有不确定参数的分数阶系统。在固定时间稳定性理论和可测选择定理的基础上，通过构造Lyapunov函数和利用不等式技术给出其固定时间同步的充分条件，并给出同步时间上界的计算式。通过反馈控制方法，构造合适的状态反馈控制器，使主从系统实现固定时间同步，且同步时间的上界与系统初始状态无关。通过仿真算例可看出所设计的控制器可以使系统快速地实现同步。     

基于忆阻元件的五阶混沌电路研究

采用一个有源磁控忆阻器替换四阶蔡氏振荡器中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻元件的五阶混沌电路,建立了相应电路状态变量的微分方程组.理论分析表明该忆阻混沌电路具有一个平衡点集,其稳定性随忆阻器初始状态变化而变化.采用常规的动力学分析手段研究了忆阻器初始状态发生变化时电路的动力学特性.数值仿真结果验证了理论分析的正确性.     

基于分数阶忆容器的有源滤波器设计

在分析研究整数阶忆容器模型和分数阶忆容器模型的基础上,提出了一种具有两个分数阶阶次的忆容器模型,并对其相关特性进行了分析。将此模型应用于有源低通滤波电路中,仿真分析了含有分数阶忆容器的有源低通滤波电路的时域和频域特性。实验结果表明,与整数阶忆容器模型相比,提出的分数阶忆容器模型可以通过改变分数阶阶次来调整低通滤波电路的截止频率,进而改变低通滤波电路的滤波效果。     

基于荷控忆阻器的四阶混沌电路

近年来,基于亿阻器的混沌电路受到国内外学者的广泛关注.然而现阶段的研究,大都采用通过磁控忆阻器和负电导并联构成的有源忆阻器替代蔡氏电路中蔡氏二极管的方法.而采用荷控忆阻器的混沌电路大都同时使用荷控忆阻器与磁控忆阻器构成的五阶双忆阻器混沌电路.该文在蔡氏电路的基础上,采用荷控忆阻器与电感串联的形式构造了一个新的四阶忆阻混沌电路,并提出改进的忆阻器非线性特性曲线,通过数值仿真的方法进行了验证.最后,对这个新的四阶忆阻混沌电路进行动力学特性分析,主要通过李雅普诺夫指数和吸引子在相平面的投影.     

基于忆阻器的Simulink模型及其特性分析

忆阻器是纳米级尺寸、非易失性的两端无源性器件,在数据存储、图像处理和模拟神经网络突触等方面有很大的优势。为了研究忆阻器的特性,在理想的忆阻器模型的基础下,搭建了2种不同窗函数的忆阻器Simulink模型。通过Matlab仿真研究了不同的输入激励以及模型的变化对忆阻器的影响,获得了关于忆阻器的许多新特性和一些重要的结果,并与已知的忆容器和忆感器的输入输出特性作了对比,说明忆阻器与忆容器、忆感器具有相似的特性。仿真结果表明忆阻器在应用方面的具有很大的潜力。     

电路元件周期表——蔡氏周期表与新型记忆元件

在介绍蔡氏周期表的基础上,给出已有电路元件(电阻、电容、电感、忆阻、忆容、忆感、分抗和分忆抗元等)在周期表中的位置。近年来,“分数阶忆阻”的概念开始逐渐出现在文献中,但其概念并不统一。本文将已有的分数阶忆阻及电路总结为4种,并确定对应的元件在蔡氏周期表中的位置。分数阶积分是表征有损记忆的有力工具,本文不仅给出电路元件禀赋关系统一表示式,还给出分数阶积分控制式记忆元件——电流分数阶积分控制式忆容(CFMC)、电压分数阶积分控制式忆容(VFMC)、电流分数阶积分控制式忆感(CFMI)、电压分数阶积分控制式忆感(VFMI)、电流分数阶积分控制式分忆抗(CFFM)、电压分数阶积分控制式分忆抗(VFFM)等的定义,并给出部分分数阶积分控制式记忆元件的运算结构图。     

一个磁控忆阻器混沌电路及其FPGA实现

忆阻器是一种新的电路元件.为研究忆阻器混沌的基本特性和实现方法,对一种三次光滑特性忆阻器混沌电路的基本动力学特性进行了深入分析,包括平衡点集及其稳定性,暂态混沌及其状态转移,提出了一种克服暂态混沌从而产生稳定混沌的方法,并基于FPGA研究了忆阻器混沌的数字化实现问题,获得了预期的实验结果.     

一种改进的忆阻器的SPICE模型及其仿真

忆阻器(Memristor)是一种具有记忆功能的无源电子元件,其概念由蔡少棠于1971年提出.2008年HP实验室发现了一种基于电阻开关的二端非易失记忆器件,从而证实了忆阻器的存在.在研究HP实验室发现的忆阻器的基础上,分析了目前一些忆阻器模型的优缺点,设计了一种改进的忆阻器模型.经过PSPICE仿真验证,该模型成功地模拟了HP实验室发现的忆阻器物理模型的基本特性.     

无源电子元件忆阻器的建模和参数分析

在边界迁移模型的基础上,用分离变量法推导出了忆阻器电流电压特性的解析公式,建立了一个可用于对忆阻器进行电路仿真的SPICE模型,对忆阻器中各个参数的影响进行了分析与比较。结果发现:减小角频率、增加开关电阻比或增加平均迁移率可以提高忆阻器在同一电流值下相应的电阻差值。     

基于双曲函数的通用型荷控忆阻器电路等效模型分析

目前,忆阻器模拟器的研究主要集中在磁控忆阻器,对荷控忆阻器模拟器的研究不多,双曲函数型的荷控忆阻器模拟器也很少涉及。因此,该文提出一种基于双曲函数的通用型荷控忆阻器模拟器。模拟器通过电压-电流的相互转换电路,实现电路中电压和电流信号之间的相互转换,再通过电路中对应的电路模块对产生的信号进行计算,最终得到通用型双曲荷控忆阻器模型。模拟器能够实现双曲正弦、双曲余弦以及双曲正切函数对应的荷控忆阻器模型。通用型双曲函数荷控忆阻器模拟器对应的等效电路,主要由运算放大器、电阻、电容、三极管等基本元件组成。分析模拟器在不同幅值以及不同频率的输入信号下的伏安特性曲线,得出荷控忆阻器模拟器符合记忆元件的基本特性。该文提出的通用型双曲函数荷控忆阻器模型,对忆阻器模型的发展具有一定的参考意义。     

忆阻器混沌电路的仿真

本文介绍了HP忆阻器的基本概念及数学模型,该模型可以较好地表示HP忆阻器的非线性掺杂漂移性质,将忆阻器用于蔡氏电路,可以得到基于忆阻器的混沌电路。笔者使用Matlab进行系统级仿真,并简要地进行了动力学分析。建立了忆阻器的Orcad模型,对其进行了仿真实验,其结果与HP实验室相同。我们用Orcad进行器件级仿真,为实际的混沌电路提供基础。该数值仿真和电路仿真结果一致,表明该混沌电路是可行的。     

稀土元素La、Ce、Gd在忆阻器中的应用研究进展

忆阻器是最有潜力的新型非易失性存储器之一,用于忆阻器的电极和介质层的材料被工业界和学术界广泛研究。稀土元素在忆阻器中可以作为介质层材料和掺杂元素,具有广阔的应用前景。首先简述了忆阻器的基本结构、工作原理和电阻转变机制,接着以镧(La)、铈(Ce)、钆(Gd)三种在忆阻器中应用最广泛的稀土元素为例,对稀土元素在忆阻器领域中的应用优势进行了简单阐述,重点介绍了国内外研究中对于稀土元素的氧化物、稀土掺杂忆阻器、其他元素掺杂稀土元素忆阻器、钙钛矿锰氧化物等方面的应用,总结了稀土元素在忆阻器中的应用研究进展。最后对稀土元素忆阻器目前面临的问题和对应的解决方法进行了讨论,并总结展望稀土忆阻器未来的发展方向和应用前景。     

含两个荷控忆阻器的五阶混沌电路研究

忆阻器作为一种具有记忆功能的新型非线性元件,被广泛应用于非线性电路系统设计中。利用两个基于荷控光滑模型的忆阻器以及采用常见的线性电子元件电感、电容、负电阻等设计了一种新的五阶混沌振荡电路。采用常规的系统动力学分析方法,分析了系统平衡点稳定性、相图、李雅普诺夫指数谱和分叉图,研究了系统随电路参数和荷控忆阻器初始状态变量变化的非线性动力学特性。Matlab数值仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于广义忆阻器的超混沌系统的研究与电路实现

基于通用忆阻器模型，设计了一个广义忆阻器并将其引入混沌系统，构建了一个新的四阶忆阻超混沌系统，探究了其动力学特性。首先对新型四阶忆阻超混沌系统的相图、耗散性、李雅普诺夫指数、稳定性等特性进行分析，发现其存在无穷多平衡点集，且比原系统有更高的维度、混沌性以及复杂度。通过进一步分析其动力学现象，发现随着参数和初值的变化，其分岔特性和李雅普诺夫指数反映出多吸引子共存等现象。最后通过数值仿真与模拟电路仿真的相图对比，验证忆阻混沌系统电路的可行性。新系统有着更复杂的非线性行为，因此具有更高的研究价值，同时为忆阻混沌电路的实际应用奠定了基础。     

新型二阶磁控忆阻器简化模型的设计与验证

忆阻理论的提出极大地推进了混沌系统的发展,丰富了混沌电路的动力学行为。运算放大器因其强大的信号处理能力,成为忆阻器电路模型的重要组成部分。本文基于低功耗差分对构建了一种极简化的运算放大器,该运算放大器将所需晶体管数目减少至2个;以此运算放大器为基础,设计了新型二阶磁控忆阻器的模拟等效电路模型和硬件实验电路。结果表明：激励信号频率增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积减小;激励信号幅度增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积增加。电路仿真结果与硬件电路实验结果验证了新型磁控忆阻器模型的有效性与设计方法的正确性。     

忆阻器的建模及高精度忆阻值读写电路的设计

使用现有电路元件设计了一种荷控忆阻器的理论模型。由于把忆阻器应用于存储器、神经网络、信号处理等领域均涉及到忆阻器的读写操作,并且目前忆阻器大多是数字量0和1的操作,没有模拟量的操作。所以利用了荷控忆阻器的电荷特性,给出一种描述如何读取忆阻器的模拟忆阻值的方法。利用了荷控忆阻器的频率特性,设计了一个反馈式忆阻值写电路,该电路能够在忆阻器的阻态范围内进行任意模拟量的写操作。仿真结果验证了设计的正确性。     

基于阈值电压的忆阻器模型研究

为了使忆阻器模型更加接近实际器件,提高其电学特性仿真的准确性。文章在惠普实验室提出的忆阻器物理模型的基础上,在Matlab中对忆阻器进行建模,并对忆阻器的模型根据实际器件具有的电压阈值特性进行了改进,仿真结果表明基于改进电压阈值的模型所呈现的电学特性更加准确地反映了忆阻器的输入输出特性。