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。     

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...     

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。     

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.     

忆阻器特性及其在电路设计中的应用

介绍了忆阻器的起源与发展历程,讨论了忆阻器的端口特性及其在电路设计中的应用,并将忆阻器的端口特性与电阻、电感、电容元件作比较;其次,讨论了目前比较常见的四种忆阻器的数学模型及其特点;最后,根据忆阻器具有的非线性特性和特殊的记忆功能,分析了其构成混沌电路、滤波电路及波形发生电路时,电路所具有的特殊性能。     

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。     

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。     

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.     

数字控制忆阻型自适应滤波电路设计

忆阻器是除继电阻、电容和电感之外的第4种基本双端电路元件,具有频率滞后性和阻值易控性等特点。该文从理论上推导和数值仿真上验证了HP实验室提出的铂-二氧化钛-铂(Pt-TiO2-Pt)无源忆阻器与初始状态相关的频率特性,并依据其特性设计了一类数字控制忆阻型自适应滤波电路,利用电路改变忆阻器初始状态忆阻值进而改变滤波电路截止频率实现选频。     

数字控制忆阻型自适应滤波电路设计

忆阻器是除继电阻、电容和电感之外的第4种基本双端电路元件,具有频率滞后性和阻值易控性等特点。该文从理论上推导和数值仿真上验证了HP实验室提出的铂-二氧化钛-铂(Pt-TiO2-Pt)无源忆阻器与初始状态相关的频率特性,并依据其特性设计了一类数字控制忆阻型自适应滤波电路,利用电路改变忆阻器初始状态忆阻值进而改变滤波电路截止频率实现选频。     

A new DDCC based memristor emulator circuit and its applications

Memristor is a new passive circuit element. The interaction of the memristor with other circuit elements is important for designers. In this paper, new memristor emulator circuit is designed using DDCC (differential difference current conveyor) based on CMOS. It is realized that the proposed emulator causes less complexity compared to other designed emulator circuits. Compatibility of memristor with CMOSs and its operation ability at high frequencies are very important for circuit design based on memristor. The emulator based on CMOS can manage to provide these two fundamental properties successfully. In order to test the proposed emulator, it is connected to memristor with both ways, serial and parallel, than MC circuit is analyzed and results are shown at the end of the paper.     

Floating memristor emulator with subthreshold region

Memristor which is recently discovered and known as missing circuit element is an important for memory, nonlinear and neuromorphic circuit designs. Modeling of memristor devices is essential for memristor based circuit design. In this paper, compact memristor which has high memristance value is introduced. The simulations are completed in LTspice program and expected results are obtained applying sinusoidal. Two memristor emulators are connected in serial, in parallel and promising results presented. The simulation results of applying positive pulse train to both of terminals of memristor are showed. The simulations of the proposed emulator showed the expected memristor characteristics.     

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。     

基于FPGA的二值忆阻器仿真器研究及应用

基于FPGA的可重构性,提出了一种基于数字电路的二值忆阻器仿真器。与模拟电路忆阻器仿真器相比,所提出基于数字电路的忆阻器仿真器易于重新配置,与它所基于的数学模型表现出很好的匹配性,符合忆阻器仿真器所有要求的特点。实现了基于该仿真器的与门、或门、加法器及三人表决器。使用Altera Quartus II和ModelSim工具对仿真器功能和基于该仿真器实现的逻辑电路进行验证。给出所有设计电路的原理图、仿真结果和FPGA资源消耗。仿真结果表明,该二值忆阻器仿真器相比其他数字电路忆阻器仿真器具有更少的硬件资源消耗,更适合用于大规模忆阻器阵列研究。     

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。     

基于双曲正切忆阻器的Duffing系统中簇发、共存分析及其DSP实现

忆阻器作为第4种基本电路元件由蔡少棠首次提出,它的提出为混沌电路的设计和工程应用提供了新思路。该文通过在Homles型Duffing系统中引入一个双曲正切忆阻模型,得到了一个新忆阻Duffing非自治系统。利用转换相图、相图、Lyapunov指数等,揭示了该系统具有振荡尖峰数目可控簇发、非完全对称双边簇发、非完全对称的簇发共存、多种周期混沌共存等新颖动力学行为。并通过分岔图及平衡点分析,研究了其簇发产生机理。采用Multisim电路仿真与数字信号处理平台(DSP)对系统进行了硬件实现,与理论分析基本一致的实验结果证明该系统是可行的且是物理可实现的。     

A new memristor emulator and its application in digital modulation

Since its inception many proposals and attempts have been reported on using the memristor in digital signal processing (DSP) circuits. Memristor-based DSP applications are mainly focusing on improving the performance of memories and in realizing synapses in neural networks. In most of the reported applications the verification of the proposed DSP circuits is made using mathematical-based memristor models. In this paper a new circuit for practical emulation of the memristor and its applications in memristor-based digital modulation is experimentally investigated.     

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...     

基于忆阻循环神经网络的层次化状态正则变分自编码器

变分自编码器(VAE)作为一个功能强大的文本生成模型受到越来越多的关注。然而,变分自编码器在优化过程中容易出现后验崩溃,即忽略潜在变量,退化为一个自编码器。针对这个问题,该文提出一种新的变分自编码器模型,通过层次化编码和状态正则方法,可以有效缓解后验崩溃,且相较于基线模型具有更优的文本生成质量。在此基础上,基于纳米级忆阻器,将提出的变分自编码器模型与忆阻循环神经网络(RNN)结合,设计一种基于忆阻循环神经网络的硬件实现方案,即层次化变分自编码忆组神经网络(HVAE-MNN),探讨模型的硬件加速。计算机仿真实验和结果分析验证了该文模型的有效性与优越性。