一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，包括n个相同的子模块，子模块由二极管和电解电容串联而成，第一子模块的第一输入端作为忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为忆阻器等效电路的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第一输入端与第一子模块的中间端相连。依次类推，第n子模块的第二输入端与第n‑1子模块的第一输入端相连，第n子模块的第一输入端与第n‑1子模块的中间端相连。本电路利用二极管的受控源特性和电容的积分特性，使其符合忆阻器的特性；仅使用了二极管和电容，电路结构简单易实现，所用电路元件少，成本低，能够适用各种功率环境。

A kind of recristor equivalent circuit based on double voltage rectifier circuit

The utility model discloses a voltage doubler rectifier circuit based on memristor equivalent circuit, including n as a sub module, sub module is composed of diode and electrolytic capacitor in series, the first module of the first input end as the first input end of the memristor equivalent circuit, the module input second as the end of second input memristor equivalent circuit, the first input second input second sub module and the first sub module is connected between a first input terminal second sub module and sub module is connected to the first. In turn, first enter the N module and the second input end of the N 1 sub module is connected with the middle of the N sub module of the first input terminal and the N module is connected with the end of 1. The circuit makes use of the characteristics of the controlled source of the diode and the integral characteristic of the capacitor to make it conform to the characteristics of the memristor. It only uses diodes and capacitors, and the circuit structure is simple and easy to realize. The circuit elements are few and the cost is low, which can be applied to all kinds of power environments.

【技术实现步骤摘要】
一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路
本技术涉及电力电子
，具体涉及一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路。
技术介绍
忆阻器是由华裔科学家蔡少棠提出的一种具有记忆特性的基本元件，分为磁控忆阻器和荷控忆阻器，其中忆阻器的定义式为：i＝g(x,v)v(1)其中v为输入电压，i为输入电流，x表示状态变量，g表示电压和电流的函数关系，f为状态变量和电压的函数关系。它基本特性为，当输入正弦波信号时，忆阻器的伏安特性曲线为一个“斜八字”。忆阻器的理论模型被提出至今,暂时还没有找到对应的实物。2008年HP公司利用TiO2和TiO2-x薄膜制造了忆阻器实物模型，但是该实物为纳米级别，极大地限制了其在实际电路中的应用。通过忆阻器的等效实现电路，可以方便科研人员在实验室环境下观察忆阻器的电学特性，并为其应用电路提供可用的实物模型。但是现在所提出的忆阻器等效电路模型大多采用运算放大器等信号器件搭建而成，这样的电路存在结构复杂，耐压能力较低等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，所述忆阻器等效电路包括n个子模块，n为大于或等于2的正整数，所述子模块由二极管和电解电容串联而成，其中，二极管的正端为子模块的第一输入端，二极管的负端与电解电容的正端相连，此为子模块的中间端，电解电容的负端为子模块的第二输入端；第一子模块的第一输入端作为所述忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为所述忆阻器等效电路的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第一输入端与第一子模块的中间端相连，依次类推，第n子模块的第二输入端与第n-1子模块的第一输入端相连，第n子模块的第一输入端与第n-1子模块的中间端相连。进一步地，所述忆阻器等效电路还包括滤波电路，所述滤波电路串联或者并联在所述忆阻器等效电路的输入端。进一步地，当所述忆阻器等效电路包括2个子模块时，所述基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路为二倍压整流电路，此时，给定输入电压vin，根据基尔霍夫电压定理，可以推出二极管D1和D2上的电压：其中vC1，vC2分别为电容C1，C2上的电压，vD1和vD2分别为二极管D1和D2上的电压；又根据基尔霍夫电流定理以及二极管的电流方程得到：其中Is为反向饱和电流，UT表示温度的电压当量，在常温下为26mV，i1和i2分别为支路电流，iD1和iD2分别为二极管D1和D2上的电流，将(3)式代入(4)式，得到：将上式中的指数函数展开成泰勒级数得到：vc1和vc2为状态变量，其状态变量方程为：进一步地，当所述忆阻器等效电路包括n(n>2)个子模块时，所述基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路为多倍压整流电路，此时，给定输入电压vin，则输入电流为：式中in表示第n个支路的电流，iDn表示第n个二极管的电流，vDn表示第n个二极管上的电压，Is为反向饱和电流，UT表示温度的电压当量，在常温下为26mV；根据基尔霍夫电压定理，求得第n个二极管上的电压为：vDn＝(-1)n+1vin+(-1)nvC1+(-1)n-1vC2+...+(-1)vCn(9)其中vcn，表示第n个电容上的电压，将(9)代入(8)，并对其进行傅里叶分解得到：vCn为状态变量，其状态变量方程为：本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本技术利用二极管的受控源特性和电容的积分特性，使其符合忆阻器的特性。2、本技术仅仅使用了二极管和电容，电路结构简单，易于实现，所用电路元件少，成本低。3、本技术相比传统型，能够适用各种功率环境，包括大功率应用电路环境。现有的基于集成运放构造的忆阻器等效实现电路模型由于受到运放本身功率级别的限制，所能处理的信号功率通常为毫瓦(mW)数量。基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路原理上可适用任意功率等级的应用电路。附图说明图1为本技术中公开的一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的子模块；图2为本技术中公开的一种基于二倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的原理图；图3为本技术中公开的一种基于多倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的原理图；图4为本技术中公开的一种输入端串联滤波电路的基于多倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的原理图；图5为本技术中公开的一种输入端并联滤波电路的基于多倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的原理图；图6为本技术中公开的一种基于二倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的电路仿真图；图7为本技术中公开的一种基于二倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的伏安特性曲线。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例本实施例公开了一种基于二倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，所述等效电路由n个相同的子模块构成。等效电路为一个二端器件，且满足忆阻器的基本定义，能作为一个忆阻器器件使用。其第一子模块的第一输入端作为等效电路的第一输入端，第一个子模块的第二输入端作为等效电路的第二输入端。如图1为本技术中公开的一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的子模块。所述子模块由二极管和电解电容串联而成。二极管的正端即an端为子模块的第一输入端，二极管的负端与电解电容的正端相连即bn端，此为子模块的中间端，电解电容的负端即cn端为子模块的第二输入端。该基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路可为二倍压整流电路和多倍压整流电路。当忆阻器等效电路为二倍压整流电路时，包括两个子模块。如附图2所示。当忆阻器等效电路为多倍压整流电路时，包括多个子模块。如附图3所示。如图2，给出了基于二倍压整流电路实现的忆阻器等效电路原理图。第一子模块的第一输入端作为忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为忆阻器等效的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第一输入与第一子模块的中间端相连。给定输入电压vin，根据基尔霍夫电压定理，可以推出二极管D1和D2上的电压：其中vC1，vC2分别为电容C1，C2上的电压，vD1和vD2分别为二极管D1和D2上的电压。又根据基尔霍夫电流定理以及二极管的电流方程得到：其中Is为反向饱和电流，UT表示温度的电压当量，在常温下为26mV，i1和i2分别为支路电流，iD1和iD2分别为二极管D1和D2上的电流。将(3)式代入(4)式，得到：将上式中的指数函数展开成泰勒级数得到：vc1和vc2为状态变量，其状态变量方程为：如图3，一种基于多倍压整流电路实现的忆阻器等效电路的具体构造为：第一子模块的第一输入端作为忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为忆阻器等效电路的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，其特征在于，所述忆阻器等效电路包括n个子模块，n为大于或等于2的正整数，所述子模块由二极管和电解电容串联而成，其中，二极管的正端为子模块的第一输入端，二极管的负端与电解电容的正端相连，此为子模块的中间端，电解电容的负端为子模块的第二输入端；第一子模块的第一输入端作为所述忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为所述忆阻器等效电路的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第一输入端与第一子模块的中间端相连，依次类推，第n子模块的第二输入端与第n‑1子模块的第一输入端相连，第n子模块的第一输入端与第n‑1子模块的中间端相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，其特征在于，所述忆阻器等效电路包括n个子模块，n为大于或等于2的正整数，所述子模块由二极管和电解电容串联而成，其中，二极管的正端为子模块的第一输入端，二极管的负端与电解电容的正端相连，此为子模块的中间端，电解电容的负端为子模块的第二输入端；第一子模块的第一输入端作为所述忆阻器等效电路的第一输入端，第一子模块的第二输入端作为所述忆阻器等效电路的第二输入端，第二子模块的第二输入端与第一子模块的第一输入端相连，第二子模块的第一输入端与第一子模块的中间端相连，依次类推，第n子模块的第二输入端与第n-1子模块的第一输入端相连，第n子模块的第一输入端与第n-1子模块的中间端相连。2.根据权利要求1所述的一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，其特征在于，所述忆阻器等效电路还包括滤波电路，所述滤波电路串联或者并联在所述忆阻器等效电路的输入端。3.根据权利要求1所述的一种基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路，其特征在于，当所述忆阻器等效电路包括2个子模块时，所述基于倍压整流电路实现的忆阻器等效电路为二倍压整流电路，此时，给定输入电压vin，根据基尔霍夫电压定理，可以推出二极管D1和D2上的电压：其中v...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳峰，谭斌冠，张波，丘东元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44