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。     

分数阶记忆元件通用等效电路的设计

根据分数阶记忆元件之间的转换关系,设计了一种分数阶记忆元件通用等效电路。该等效电路在不改变电路拓扑结构的情况下,通过选择五个阻抗元件的类型,可以将任意一种接地型分数阶记忆元件转换为任意一种浮地型分数阶记忆元件。在仿真实验中,根据提出的通用等效电路,分别实现了三种分数阶记忆元件。对三种分数阶记忆元件的特性进行了分析,验证了该等效电路的正确性。     

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。     

六维分数阶Lorenz-duffing系统仿真

设计一个混沌行为复杂且具有物理学特性的整数阶混沌系统很难。为了解决这个问题,在整数阶混沌系统中引入了分数阶微分算子,并设计了一个六维分数阶Lorenz-duffing混沌系统;还重点分析了该分数阶混沌系统的平衡点和稳定性以及系统的吸引子、分岔图和Lyapunov指数谱;最后,设计该分数阶混沌电路,并利用Multisim软件仿真分析了该电路。仿真结果表明,该分数阶混沌系统能够产生混沌信号。     

分数阶线性相位滤波器的设计与实现

文中讨论了一种基于内点算法的分数阶线性相位滤波器的设计方法。从分数阶全极点低通滤波器传递函数的一般形式出发，推导了（1+α）阶和（2+β）阶线性相位滤波器传递函数的合理结构，进而对分数阶滤波器的相频特性优化问题进行建模和求解，得出了一种具有线性相位特性的分数阶滤波器，并对滤波器进行了稳定性分析和频域分析。结果表明所分析的滤波器均稳定并且有良好的相频特性，此外相比于整数阶滤波器，分数阶滤波器群延时的步阶更为精细。基于分数阶电容还设计了（1+α）阶和（2+β）阶滤波器的有源电路，其中分数阶电容用Foster-I型RC网络进行近似。最后对（1+α）阶和（2+β）阶滤波器有源电路进行了实测，测试结果与电路理论上的幅相频率特性之间的误差在可接受范围内。     

分数阶RL_βC_α带通滤波电路特性研究

将RLC带通滤波电路拓展至分数阶域,探究其在分数阶下的新特性与规律。首先,基于分数阶电容器与电感器数学模型,推导出分数阶RLC带通滤波电路阻抗表达式一般情况。进一步,对分数阶RLC带通滤波电路阻抗灵敏度与相位特性展开研究。此外,从滤波角度,给出分数阶RLC带通滤波电路幅频特性与相频特性变化规律,并得出整数阶下滤波电路无法获得的新特性。最后,给出分数阶滤波电路优化设计举例。理论分析与数值实验结果相互印证。研究结果表明,较大分数阶阶次下,分数阶RLC带通滤波电路将获得令人满意的滤波效果。     

变参数细胞神经网络的分数阶可切换多元电路设计及仿真

构建新的整数阶三维细胞神经网络系统,通过对其非线性动力学分析、数值计算与电路仿真,验证了该系统混沌吸引子的存在性及物理上的可实现性。同时通过调节线性参数b,研究了新的细胞神经网络系统在基于分数阶qi（i＝1,2,3）不同组合条件下所表现出的混沌特性。结合分数阶电路理论分析分数阶电路中各单元电路形式,并设计了相应参数b可变、阶数值qi可切换的分数阶细胞神经网络电路系统。经统计本设计可实现13824种多元组合电路,并选取具有代表性组合电路进行电路仿真。仿真结果表明,多元电路仿真和数值仿真具有相似的混沌相图,从而证实了细胞神经网络在分数阶条件下仍表现出丰富的动力学特性,具有灵活实用价值和现实推广意义。     

分数阶电路阶跃响应特性研究

针对分数阶动态电路,基于分数阶微分方程的解析解,研究0~2阶分数阶动态电路的阶跃响应.利用MATLAB软件,得到不同阶次分数阶电路的阶跃响应曲线,并与整数一阶电路和二阶电路的阶跃响应作了对比研究,为今后分数阶电路的研究奠定了基础.     

基于分数阶巴特沃斯滤波器的新型超级电容器

超级电容器作为一种新型储能元件在各个领域具有广阔的应用前景。由于超级电容固有特性不是整数阶的,因此建立一个精确且适用范围更广的模型具有重要的研究意义。介绍了超级电容器的基本模型,利用分数阶巴特沃斯低通滤波器的优点,建立了一种新型超级电容器模型并验证了模型的准确性,这可以扩大超级电容器的适用范围,提高稳定性。     

无源二端口电路等效电路参数分析仪设计

等效电路参数在电路的分析与设计中极为重要。在提炼出交流电路阻抗数值算法的基础上,设计了一款数字化等效电路参数分析仪。该分析仪利用单片机产生激励信号,通过调节可调电容并结合电流变化趋势,判断负载阻抗特性,最终可获取并显示负载电路的等效电路参数。     

基于HSIM的铁电电容性能的研究

基于对铁电电容实际测试性能及物理模型的分析,在仿真软件HSIM原始电容模型库的基础上,通过对实验室制备的铁电电容电滞回线的拟合,得出新的模型库参数。将这些参数导入HSIM中对铁电存储器(FRAM)进行仿真,根据仿真结果对比铁电电容的性能,并由此优化铁电电容的性能,使之更匹配于电路特性。     

薄膜电容在雷达发射电源中的应用

首先,分析了雷达发射电源输入整流滤波电路的特点;然后,对比分析了铝电解电容与薄膜电容在发射电源输入整流滤波电路中应用的优缺点;最后,通过实验对比了两种电容器在电路中的性能参数。实验部分通过完全替代和部分替代两种方式研究了薄膜电容替换铝电解电容后对发射电源输入整流滤波电路的影响,并分析了这两种方案与传统的铝电解电容的优缺点。实验结果表明:在发射电源输入整流滤波电路中,相比于铝电解电容,薄膜电容具有耐高压、损耗小、寿命长等特点。     

GaAs MIM电容模型

阐述了无源元件在MMIC设计中的重要性及MIM电容模型参数提取的几种方法.以简化的MIM电容等效电路为基础,通过IC-CAP建模软件,建立平板电容的等效模型模拟其电学特性.根据实测数据提取相关模型参数,同时与实际测试的MIM电容值进行对比,对ADS元件库中电容模型的关键参数做了修改和验证.经过在GaAs工艺线实际流片统计、验证,该模型在40 GHz以下实测的S参数与电磁仿真结果基本吻合,平板电容的误差控制在3%以内,可用于40 GHz以下CaAs MMIC的电路设计和仿真.     

Modeling ferroelectric capacitors for memory applications

The ferroelectric capacitor model is the foundation for accurate simulation of ferroelectric hysteresis loops and minor loops, transitions between the loops under arbitrary voltage patterns, transient responses of ferroelectric capacitors to short voltage pulses with widths in the nano-second range, and temperature behaviors of ferroelectric capacitors. The simulation speed is the same as that for a typical nonlinear capacitor. To the circuit designers, a ferroelectric capacitor is represented as a two-port device like a capacitor. The parameters are extracted easily and reliably by curve fitting the measured hysteresis loops. The model is applicable to fast circuit simulations for large ferroelectric memory designs.     

A Design Example of a Fractional-Order Kerwin–Huelsman–Newcomb Biquad Filter with Two Fractional Capacitors of Different Order

Design, realization and performance studies of continuous-time fractional order Kerwin–Huelsman–Newcomb (KHN) biquad filters have been presented. The filters are constructed using two fractional order capacitors (FC) of orders α and β (0<α, β≤1). The frequency responses of the filters, obtained experimentally have been compared with simulated results using MATLAB/SIMULINK and also with PSpice (Cadence PSD 14.2), where the fractional order capacitor is approximated by a domino ladder circuit. It has been observed that fractional order filters can give better performance in certain aspects compared to integer order filters. The effects of the exponents (α and β) on bandwidth and stability of the realized filter have been examined. Sensitivity analysis of the realized fractional order filter has also been carried out to investigate the deviation of the performance due to the parameter variation.     

MLCC在DC/DC变换器中的应用和优化设计

通过分析电容器的寄生效应和频率特性,研究电容器等效串联电阻对DC/DC变换器电性能和稳定性的影响;明确了多层陶瓷电容器(MLCC)在DC/DC变换器应用中与其他种类电容器的不同之处;并对多层陶瓷电容器的优化设计方法进行探讨,用具体电路说明了优化设计过程。     

Evaluation of electrolytic capacitors for high peak current pulseduty

A new type of electrolytic capacitor has been developed specifically for high-peak-current applications. Preliminary results of an ongoing research effort to determine the operational characteristics of this new type of electrolytic capacitor are reported. The new electrolytic capacitors, designed for pulse discharge application, were tested in a low-inductance discharge circuit to evaluate the maximum current extractable, internal inductance of the capacitors (equivalent series inductance), internal losses of the capacitor (equivalent series resistance), and the potential lifetimes of the capacitors. The peak currents extracted ranged from 17 kA for the 2000-μF unit to 27 kA for the 6800-μF unit, with pulsewidths ranging from approximately 100 to 280 μs for the 2000- and 6800-μF units, respectively     

Fractional order Buck–Boost converter in CCM: modelling,analysis and simulations

In this paper, the modelling, analysis and the power electronics simulator (PSIM) simulations of the fractional order Buck–Boost converter operating in continuous conduction mode (CCM) operation are investigated. Based on the three-terminal switch device method, the average circuit model of the fractional order Buck–Boost converter is established, and the corresponding DC equivalent circuit model and AC small signal equivalent circuit model are presented. And then, the equilibrium point and the transfer functions are derived. It is found that the equilibrium point is not influenced by the inductor’s or the capacitor’s order, but both these orders are included in the derived transfer functions. Finally, the comparisons between the theoretical analysis and the PSIM simulations are given for confirmation.     

基于Pspice的RTD等效模型及其应用电路研究

简要介绍了RTD(共振隧穿二极管)的微分负阻特性及其等效电路,通过对实际AlAs/InxGa1-xAs/GaAs双势垒共振隧穿结构I-V曲线拟合,得出RTD的Pspice等效电路模型参数。采用Pspice软件建立了RTD的等效电路模型,并对其微分负阻特性进行了仿真,仿真结果与测试结果基本吻合。利用所建立的模型,对RTD的基本应用电路:反相器、非门、与非门和或非门进行了仿真模拟。结果表明,该类电路能够正确实现其逻辑功能。最后,对基于RTD的振荡电路进行了仿真,仿真频率与实际测试频率处于同一数量级。由于实测电路寄生参数如串联电阻、电容等的影响,仿真结果与测试结果稍有出入。     

采用有源电容倍增器改善开关电容DC-DC变换器的性能

研究了开关电容DC-DC变换器输出电压与电容的关系,分析了变换器输出电压波纹产生的原因.针对变换器中大电容难集成的问题,提出了一种基于跨导放大器和第二代电流传输器的有源电容倍增器的新型拓扑结构.该电路只用较少的元件就可以实现开关电容变换器中的浮地和接地电容.以二阶开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件分别对采用了有源电容倍增器的新型结构和传统结构进行了仿真.结果显示,基于有源电容倍增器的开关电容变换器仅用100pF电容就等效了200nF电容的输出性能,而且具有更低的输出电压波纹.