憶容器仿真器的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種憶容器仿真器電路，具體涉及一種 實(shí)現(xiàn)符合憶容器電壓-電荷關(guān)系的模擬仿真電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 憶容器是繼第四種新型電路元件憶阻器之后的另一種記憶元件。此類器件具有納 米結(jié)構(gòu)和記憶特性，無需電源即可存儲(chǔ)信息，可應(yīng)用于非遺失性存儲(chǔ)器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等 領(lǐng)域。目前只提出了憶容器的幾個(gè)數(shù)學(xué)模型，尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)際的物理器件。為了對(duì)憶容器進(jìn)行 預(yù)先研究，設(shè)計(jì)一種憶容器仿真器具有重要意義。目前，雖然已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了少量的憶容器仿真 器模型，但都以分段線性、二次或三次非線性函數(shù)作為其數(shù)學(xué)模型，這與納米結(jié)構(gòu)下的憶容 器特性有較大差異，難以精確模擬實(shí)際憶容器的特性。因此，設(shè)計(jì)一種原理簡(jiǎn)單、精確的憶 容器等效電路具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)憶容器仿真器的電 路，用以模擬憶容器的伏庫(kù)特性，替代實(shí)際憶容器進(jìn)行試驗(yàn)和應(yīng)用及研究。
[0004] 本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：實(shí)現(xiàn)憶容器仿真器的電路，包 括集成運(yùn)算放大器U1和乘法器U2,集成運(yùn)算放大器U1用于實(shí)現(xiàn)積分器運(yùn)算、反相放大器運(yùn) 算和加法器運(yùn)算。積分器用于實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的積分，再通過第一反相放大器實(shí)現(xiàn)積分信號(hào) 的反相放大，將反相放大后的信號(hào)輸入到乘法器U2,乘法器U2的另一端與輸入信號(hào)相連，乘 法器U2用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘。輸入信號(hào)再通過第二反相放大器實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的反相放大， 將反相放大后的信號(hào)輸入到加法器，同時(shí)將通過乘法器U2相乘后的信號(hào)輸入到加法器，加 法器用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的求和運(yùn)算，最終得到輸出電荷量。
[0005] 優(yōu)選的，所述的憶容器仿真器電路，包括集成運(yùn)算放大器U1，乘法器U2,九個(gè)電阻， 一個(gè)電容。
[0006] 所述的集成運(yùn)算放大器U1采用LF347BD;乘法器U2采用AD633。
[0007] 所述的集成運(yùn)算放大器U1的第1引腳與第一電容C1的一端、第二電阻R2的一端、第 三電阻R3的一端連接，第2引腳與第一電容C1的另一端、第二電阻R2的另一端、第一電阻R1 的一端連接，第3、5、10、12引腳接地，第4引腳接電源VCC，第6引腳與第五電阻R5的一端、第 六電阻R6的一端連接，第7引腳與第六電阻R6的另一端、第七電阻R7的一端連接，第8引腳與 第九電阻R9的一端連接并作為輸出端，第9引腳與第七電阻R7的另一端、第八電阻R8的一 端、第九電阻R9的另一端連接，第13引腳與第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的一端連接， 第14引腳與第四電阻R4的另一端、乘法器U2的第1引腳連接;第一電阻R1的另一端、第五電 阻R5的另一端作為輸入端，第八電阻R8的另一端與乘法器U2的第7引腳連接;乘法器U2的第 2、4、6引腳接地，乘法器U2的第3引腳與輸入端連接，第5引腳接電源VEE，第8引腳接電源 VEE〇
[0008] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)憶容器伏庫(kù)特性的模擬等效電路，該等效電路只 含1個(gè)集成運(yùn)放和1個(gè)乘法器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。利用集成運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)憶容器特性中的相應(yīng)運(yùn)算， 其中，集成運(yùn)算放大器主要用以實(shí)現(xiàn)電壓的積分運(yùn)算、反相放大和加法運(yùn)算，模擬乘法器用 以實(shí)現(xiàn)電壓積分與電壓的乘積。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0010] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)憶容器特性的模擬電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0012] 本實(shí)用新型的理論出發(fā)點(diǎn)是憶容器的伏庫(kù)特性的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式：
[0014]如圖1所示，本實(shí)例憶容器仿真器等效電路包括集成運(yùn)算放大器U1和乘法器U2,集 成運(yùn)算放大器U1主要實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算、反向放大和加法運(yùn)算;乘法器U2實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的相乘； U1采用LF347BD，U2采用40633見。1^34780^0633見為現(xiàn)有技術(shù)。
[0015]如圖2所示，憶容器的電壓u的測(cè)試端A通過第一電阻R1接入集成運(yùn)算放大器U1的 弓丨腳2,即積分器的輸入端，憶容器的電荷量q的測(cè)試端B接U1的引腳8,即加法器的輸出端。 [0016]集成運(yùn)算放大器U1內(nèi)有4個(gè)運(yùn)算放大器，其中，第1、2、3引腳對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器與 第一電阻R1、第二電阻R2和第一電容C1構(gòu)成積分器，用以實(shí)現(xiàn)電壓u A的積分，得到負(fù)的磁通 量夢(mèng)，即U1引腳1的電壓ui為：
[0018]集成運(yùn)算放大器U1的第5、6、7引腳對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器，與第五電阻R5、第六R6構(gòu)成 反向運(yùn)算放大器，用以實(shí)現(xiàn)輸入電壓UA的反相增益，即U1引腳7的電壓m為：
[0020] 集成運(yùn)算放大器U1的第12、13、14引腳對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器，與第三電阻R3、第四電 阻R4構(gòu)成反向運(yùn)算放大器，用以實(shí)現(xiàn)正的磁通量#，并放大，即U1引腳14的電壓u14為：
[0022] 乘法器U2的型號(hào)為AD633JN，用以實(shí)現(xiàn)輸入電壓和輸入電壓積分(磁通量）的乘積 運(yùn)算，即U2輸出端W引腳的電壓如為：
[0024] 集成運(yùn)算放大器U1的第8、9、10引腳對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器，與第七電阻R7、第八電阻 R8、第九電阻R9構(gòu)成加法器，用以實(shí)現(xiàn)電壓與乘法器U2輸出量的相加，即U1引腳8的電壓U8 為：
[0026] u8即為憶容器的電荷量q，uA即為憶容器的電壓u，可將上式化簡(jiǎn)為：
[0028]憶容器模擬等效電路的伏庫(kù)特性，與憶容器數(shù)學(xué)模型比較可知：
[0030] 集成運(yùn)算放大器U1的第1引腳與第一電容C1的一端、第二電阻R2的一端、第三電阻 R3的一端連接，第2引腳與第一電容C1的另一端、第二電阻R2的另一端、第一電阻R1的一端 連接，第3、5、10、12引腳接地，第4引腳接電源￥〇：，第6引腳與第五電阻1?5的一端、第六電阻 R6的一端連接，第7引腳與第六電阻R6的另一端、第七電阻R7的一端連接，第8引腳與第九電 阻R9的一端連接并作為輸出端，第9引腳與第七電阻R7的另一端、第八電阻R8的一端、第九 電阻R9的另一端連接，第13引腳與第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的一端連接，第14引腳 與第四電阻R4的另一端、乘法器U2的第1引腳連接;第一電阻R1的另一端、第五電阻R5的另 一端作為輸入端，第八電阻R8的另一端與乘法器U2的第7引腳連接;乘法器U2的第2、4、6引 腳接地，乘法器U2的第3引腳與輸入端連接，第5引腳接電源VEE，第8引腳接電源VEE。
[0031] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上實(shí)施例僅是用來驗(yàn)證本實(shí)用新型，而并 非作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要是在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例的變化、變形都 將落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 憶容器仿真器的電路，包括集成運(yùn)算放大器U1和乘法器U2，其特征在于:集成運(yùn)算放 大器U1用于實(shí)現(xiàn)積分器運(yùn)算、反相放大器運(yùn)算和加法器運(yùn)算；積分器用于實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的 積分，再通過第一反相放大器實(shí)現(xiàn)積分信號(hào)的反相放大，將反相放大后的信號(hào)輸入到乘法 器U2,乘法器U2的另一端與輸入信號(hào)相連，乘法器U2用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘;輸入信號(hào)再通過 第二反相放大器實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的反相放大，將反相放大后的信號(hào)輸入到加法器，同時(shí)將通 過乘法器U2相乘后的信號(hào)輸入到加法器，加法器用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的求和運(yùn)算，最終得到輸出 電荷量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的憶容器仿真器電路，其特征在于:包括集成運(yùn)算放大器U1，乘 法器U2,九個(gè)電阻，一個(gè)電容； 所述的集成運(yùn)算放大器U1采用LF347K);乘法器U2采用AD633; 所述的集成運(yùn)算放大器U1的第1引腳與第一電容C1的一端、第二電阻R2的一端、第三電 阻R3的一端連接，第2引腳與第一電容C1的另一端、第二電阻R2的另一端、第一電阻R1的一 端連接，第3、5、10、12引腳接地，第4引腳接電源VCC，第6引腳與第五電阻R5的一端、第六電 阻R6的一端連接，第7引腳與第六電阻R6的另一端、第七電阻R7的一端連接，第8引腳與第九 電阻R9的一端連接并作為輸出端，第9引腳與第七電阻R7的另一端、第八電阻R8的一端、第 九電阻R9的另一端連接，第13引腳與第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的一端連接，第14引 腳與第四電阻R4的另一端、乘法器U2的第1引腳連接;第一電阻R1的另一端、第五電阻R5的 另一端作為輸入端，第八電阻R8的另一端與乘法器U2的第7引腳連接;乘法器U2的第2、4、6 引腳接地，乘法器U2的第3引腳與輸入端連接，第5引腳接電源VEE，第8引腳接電源VEE。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種憶容器仿真器的電路，該電路包括集成運(yùn)算放大器U1和乘法器U2，集成運(yùn)算放大器U1用于實(shí)現(xiàn)積分器運(yùn)算、反相放大器運(yùn)算和加法器運(yùn)算；積分器用于實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的積分，再通過第一反相放大器實(shí)現(xiàn)積分信號(hào)的反相放大，將反相放大后的信號(hào)輸入到乘法器U2，乘法器U2的另一端與輸入信號(hào)相連，乘法器U2用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘；輸入信號(hào)再通過第二反相放大器實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的反相放大，將反相放大后的信號(hào)輸入到加法器，同時(shí)將通過乘法器U2相乘后的信號(hào)輸入到加法器，加法器用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的求和運(yùn)算，最終得到輸出電荷量。本實(shí)用新型只含1個(gè)集成運(yùn)放和1個(gè)乘法器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN205247388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521020153
【發(fā)明人】王光義, 蔣詩(shī)意, 王晉
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日