基于二值和三值忆阻器模型构建的混沌系统的特性分析

近年来,基于忆阻器的非线性动力学问题备受关注。该文以二值和三值忆阻器为例分析了二值和多值忆阻器对于混沌系统动力特性的影响。首先,将二值忆阻器引入Chen系统,构建了一个4维的基于二值忆阻器的混沌系统(BMCS)。其次,使用三值忆阻器替换上述系统中的二值忆阻器,构建一个4维的基于三值忆阻器的混沌系统(TMCS)。通过理论分析与数值仿真,从多个角度对比了两个混沌系统之间的动力学特性差异,如Lyapunov指数、分岔图、系统的平衡点、系统稳定性、对初值的敏感性以及系统的复杂度分析等。结果表明,两个基于忆阻器的混沌系统都具有无穷多个平衡点,二者产生的吸引子均为隐藏吸引子,且都存在的暂态混沌现象,但三值忆阻混沌系统具有超混沌特性,且相比二值忆阻混沌系统具有更强的初值敏感性以及更大的参数取值区间。分析得出基于三值忆阻器构建的混沌系统比基于二值忆阻器的混沌系统能够产生更为复杂的动力学特性,混沌信号也更为复杂。     

基于互补式忆阻器的多路复用器设计与实现

针对现有忆阻器逻辑设计方法所需忆阻器数量较大和操作步骤较多的问题,提出一种基于互补式忆阻器(complementary resistive switches,CRS)的灵活配置同行忆阻器的逻辑设计方法.通过对施加于CRS的高电压设置电压约束,更快速地实现布尔逻辑,并利用该方法实现了四种基本逻辑门,分别是与逻辑(AND)...     

基于忆阻器的乘法器电路设计

忆阻器作为一种非易失性的新型电路元件,在数字逻辑电路中具有良好的应用前景。目前,基于忆阻器的逻辑电路主要涉及全加器、乘法器以及异或(XOR)和同或(XNOR)门等研究,其中对于忆阻乘法器的研究仍比较少。该文采用两种不同方式来设计基于忆阻器的2位二进制乘法器电路。一种是利用改进的“异或”及“与”多功能逻辑模块,设计了一个2位二进制乘法器电路,另一种是结合新型的比例逻辑,即由一个忆阻器和一个NMOS管构成的单元门电路设计了一个2位二进制乘法器。对于所设计的两种乘法器进行了比较,并通过LTSPICS仿真进行验证。该文所设计的乘法器仅使用了2个N型金属-氧化物-半导体(NMOS)以及18个忆阻器(另一种为6个NMOS和28个忆阻器),相比于过去的忆阻乘法器,减少了大量晶体管的使用。     

基于忆阻器-CMOS晶体管的逻辑电路及其应用

针对传统组合逻辑电路存在的硬件资源利用率低和功耗高等问题,提出了一种基于忆阻器和CMOS晶体管的存算一体化组合逻辑电路设计方案。利用忆阻器存算一体、结构简单、与CMOS器件兼容等特性,减少了电路元器件数量。首先利用忆阻器的非易失性和阻变特性,设计忆阻与门、或门,结合CMOS晶体管实现与非门、或非门;然后,利用器件存算一体特性,提出了4R2T结构的异或门及同或门电路;最后,基于忆阻逻辑完备集设计了乘法器电路和图像加密电路,并采用LTspice验证电路功能正确性。结果表明,相比传统电路,所设计的乘法器电路元器件数量减少了50%,具有低功耗特性;所设计的图像加密电路具有良好的加密和解密效果,提升了运算效率。     

忆阻器研究进展及应用前景

回顾了忆阻器的起源与发展,论述了忆阻器的物理特性,重点介绍了TiO2与TiO2–x材料制造的忆阻器特性。探索了忆阻器的功能、应用和有待解决的难题,讨论了忆阻器用于存储器件的优点和结构特点,以及其在模拟神经网络方面的应用前景。     

第四种无源电子元件忆阻器的研究及应用进展

忆阻器是一类具有电阻记忆行为的非线性电路元件,被认为是除电阻、电容、电感外的第四个基本电路元件。综述了忆阻器和忆阻系统概念的产生与发展过程,实现忆阻功能的几种模型与机理,如边界迁移、自旋阻塞、绝缘体-金属转变、丝导电、氧化还原反应等。阐述了忆阻器和忆阻系统在模型分析、生物记忆行为仿真、基础电路和器件设计方面的应用前景。     

基于遗忘效应忆阻器的LIF神经元电路研究

细胞神经网络(CNN)被公认为是一种强大的大规模并行网络架构,能够高速执行运算操作和解决复杂的工程问题,但是目前关于硬件实现神经元的研究处于起步阶段.首先,研究了一个基于SrTiO3(STO)的忆阻仿真模型,并分析了该模型的阻值变化特性与磁滞回线.其次,在此基础上设计了基于忆阻器的LIF神经元电路,验证了忆阻器模型可很...     

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。     

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.     

基于忆阻器的自动增益控制电路设计

忆阻器被认为是除了电阻、电容、电感之外的第四个基本电路元件,它是一种非线性二端无源器件,具有“记忆”功能.忆阻器在众多领域中具有巨大的应用潜力,有望推动整个电路理论的变革.介绍了一种改进的忆阻器SPICE模型,在此基础上,设计了一种基于忆阻器的自动增益控制电路.通过SPICE对电路进行仿真,证明该设计是可行的,完全实现了增益的自动控制.     

忆阻器实现逻辑门的方法研究

在分析忆阻器特性及相关文献的基础上提出了一种只使用忆阻器元件实现基本逻辑门的电路方案,理论分析及Spice仿真实验结果证实了方案的可行性．所设计的逻辑门电路简单,实现的逻辑门无需时序操作就能工作,其在电路尺寸、集成密度、电路功耗等方面拥有很大的优势．     

惠普忆阻电路的线性叠加分析

基于惠普(HP)忆阻器的元件特性,该文分析了惠普忆阻器的数学关系式,惠普忆阻元件的内部状态变量与忆阻阻值之间存在增量线性关系,在外加电压下惠普忆阻器阻值的变化可叠加,得出了惠普忆阻电路具有线性叠加性的结论。通过PSpice电路仿真验证上述结论的有效性和正确性,为叠加定理在含惠普忆阻器及线性元件的线性电路中的使用提供了理论分析支撑。     

六方氮化硼忆阻器的研究进展

六方氮化硼是一种与石墨烯结构相似的材料,以六方氮化硼作为阻变介质层的忆阻器,具有良好的散热性能,不易发生介电击穿,能够实现小尺寸、低功耗和大的开关比;在计算机运算存储研究、人工神经网络和神经形态(即类脑)计算领域有极大的应用前景。文章主要介绍了忆阻器的分类,分析了六方氮化硼忆阻器的阻变机制,综述了六方氮化硼忆阻器的研究现状。最后,指出了六方氮化硼忆阻器当前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。     

从忆阻器的发现看在电工理论的应用

本文以忆阻器在理论上的发现和对忆阻器实物模型和元器件的探索为例,说明数学思想与数学方法在电路理论研究中寻找创新点的基础地位和重要作用,同时说明理论与实际的结合是电工理论创新的重要手段。     

局部有源忆阻器电路及其在HR耦合神经元网络中的应用

该文提出一种新型局部有源忆阻器,使用标准非线性理论分析方法分析其特性,并通过直流伏安特性曲线来证明其局部有源性。此外,将局部有源忆阻器用于模拟生物突触,构建了一个局部有源忆阻突触耦合HR神经元网络。理论分析和数值仿真表明,在局部有源忆阻突触的影响下它能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为。最后,实现了该局部有源忆阻突触耦合神经网络的模拟等效电路,并由功率模拟(PSIM)电路仿真验证了数值仿真的正确性。     

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...     

忆阻元件的研究进展

忆阻元件是一种联系电荷和磁链之间关系的新的无源电路元件,可以称其为第四类基本电路元件。本文首先介绍了忆阻元件的概念、基本模型及其数学表示方法,然后介绍了目前国内外的研究现状。国内研究主要集中于忆阻元件的数学模性、特性及与其它元件组成的简单电路的性能;国外的研究主要集中于忆阻元件在各方面的潜在应用以及由忆阻概念进一步推测忆容和忆感元件及其系统。     

6加数并行加法器及扩展接口的研究

提出了一种6个加数的并行加法器及其接口扩展的研究方案.论述了所提新型加法器的工作原理和过程,同时描述了接口扩充思想.最后,采用MAX+PLUSⅡ对设计电路进行了模拟验证.实验结果说明了所提加法器的设计合理性,也证明了该加法器对6个加数的计算比采用串行累加更快.     

二端变类器实现忆阻元件

忆阻元件是由蔡少棠先生根据对称原理推测出的第四种基本电路元件。变类器是线性二端口类型变换器的统称。它的作用是把电路元件从一种类型转变为另一种类型。本文根据忆阻元件的一般特性,介绍了利用二端变类器实现忆阻元件的状态方程,并利用第1型R—M变类器和第Ⅱ型R—M变类器和电阻元件结合,给出了可以表征忆阻元件特性的电路原理模型图。