【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电路设计，尤其涉及一种双曲函数忆阻器等效电路模型。
技术介绍
1、忆阻器是一种具有记忆功能的非线性电阻，可通过控制电流或电压来改变其电阻值，被认为是除电阻、电容、电感之外的第四种基本无源电子器件。忆阻器器件具有结构简单、尺寸小、能耗低、密度高和非易失性等特点，并且因其独特的电学特性，在阻变存储、人工神经网络和人工智能中有着良好的应用前景。
2、但是忆阻器器件的制造成本高、制造条件要求严格，通过大量制备忆阻器器件，以满足工程应用不现实。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种双曲函数忆阻器等效电路模型。
2、根据本申请第一方面，本申请实施例提供了一种双曲函数忆阻器等效电路模型，双曲函数忆阻器等效电路模型基于以下数学关系设计：
3、 ；
4、 ；
5、 ；
6、其中，和为忆阻器的电流与电压，变量为忆阻器的磁通量，为忆阻器的电荷量，为忆阻器的忆导值，a、b、c均为等效电路模型的系数；
7、双曲函数忆阻器等效电路模型包括：
8、积分运算模块u1，用于实现输入电压的积分运算，产生磁通量；
9、乘法器u2，用于对磁通量进行倍数运算，产生需要的二阶信号；
10、反相放大模块u3，用于对磁通量进行反相放大以及双
11、反相加法运算模块u4，用于将二阶信号与双曲正弦信号进行加法运算及反相放大运算，得到需要的双曲函数信号；
12、乘法器u5，用于将输入电压及反相加法运算模块u4输出的双曲函数信号相乘，得到忆阻器电流量。
13、可选地，双曲函数忆阻器等效电路模型还包括：
14、电压跟随器u6，电压跟随器u6的输入端用于接入输入电压，输出端分别与积分运算模块u1的输入端以及乘法器u5的第一输入端连接，用于实现与连接至双曲函数忆阻器等效电路模型的前级电路进行隔离。
15、可选地，电压跟随器u6包括第一运算放大器u61；第一运算放大器u61的同相输入端用于接入输入电压，反相输入端与输出端连接。
16、可选地，积分运算模块u1包括积分器u11；积分器u11的输入端用于接入输入电压，输出端分别与乘法器u2的第一输入端、乘法器u2的第二输入端以及反相放大模块u3的输入端连接。
17、可选地，积分器u11包括第二运算放大器u111、第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；第二运算放大器u111的同相输入端分别与第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端以及第一电容c1的一端连接；第二运算放大器u111的输出端分别与第二电阻r2的另一端以及第一电容c1的另一端连接；第二运算放大器u111的反相输入端与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端用于接地。
18、可选地，反相放大模块u3包括反相放大器u31及函数转换电路u32；反相放大器u31的输入端与积分运算模块u1的输出端连接，输出端与函数转换电路u32的输入端连接。
19、可选地，反相放大器u31包括第三运算放大器u311、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；第三运算放大器u311的同相输入端分别与第四电阻r4的一端以及第五电阻r5的一端连接；第三运算放大器u311的输出端与第五电阻r5的另一端连接；第三运算放大器u311的反相输入端与第六电阻r6的一端连接，第六电阻r6的另一端用于接地。
20、可选地，反相加法运算模块u4包括加法器u41及反相放大器u42；加法器u41的第一输入端与反相放大模块u3的输出端连接，第二输入端与乘法器u2的输出端连接，加法器u41的输出端与反相放大器u42的输入端连接。
21、可选地，加法器u41包括第四运算放大器u411、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第十电阻r10；第四运算放大器u411的同相输入端分别与第七电阻r7、第八电阻r8及第九电阻r9的一端连接；第九电阻r9的另一端与第四运算放大器u411的输出端连接；第四运算放大器u411的反相输入端与第十电阻r10的一端连接，第十电阻r10的另一端用于接地。
22、可选地，乘法器u2为二象限乘法器或四象限乘法器。
23、可选地，乘法器u5为二象限乘法器或四象限乘法器。
24、本申请实施例提供的双曲函数忆阻器等效电路模型，通过设置积分运算模块u1，用于实现输入电压的积分运算，产生磁通量；乘法器u2，用于对磁通量进行倍数运算，产生需要的二阶信号；反相放大模块u3，用于对磁通量进行反相放大以及双曲函数运算，产生需要的双曲正弦信号；反相加法运算模块u4，用于将二阶信号与双曲正弦信号进行加法运算及反相放大运算，得到需要的双曲函数信号；乘法器u5，用于将输入电压及反相加法运算模块u4输出的双曲函数信号相乘，得到忆阻器电流量；如此，基于双曲正弦函数数学模型搭建的忆阻器等效电路模型，可实现磁控忆阻器的伏安特性，且由于组成忆阻器等效电路模型的器件都是较为简单的器件，制造成本较低、制造条件要求宽松，因此，相比忆阻器器件，可以大大降低成本，能够广泛代替忆阻器器件实现与忆阻器相关的电路设计、实验及应用，对忆阻器的特性和应用研究具有重要的现实意义。
25、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
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1.一种双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，双曲函数忆阻器等效电路模型基于以下数学关系设计：
2.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述电压跟随器U6包括第一运算放大器U61；所述第一运算放大器U61的同相输入端用于接入所述输入电压，反相输入端与输出端连接。
4.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述积分运算模块U1包括积分器U11；所述积分器U11的输入端用于接入所述输入电压，输出端分别与所述乘法器U2的第一输入端、所述乘法器U2的第二输入端以及所述反相放大模块U3的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述积分器U11包括第二运算放大器U111、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第二运算放大器U111的同相输入端分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端以及第一电容C1的一端连接；所述第二运算放大器U111的输出端分别与第二电阻R2的
6.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述反相放大模块U3包括反相放大器U31及函数转换电路U32；所述反相放大器U31的输入端与所述积分运算模块U1的输出端连接，输出端与所述函数转换电路U32的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述反相放大器U31包括第三运算放大器U311、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；所述第三运算放大器U311的同相输入端分别与第四电阻R4的一端以及第五电阻R5的一端连接；所述第三运算放大器U311的输出端与所述第五电阻R5的另一端连接；所述第三运算放大器U311的反相输入端与第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端用于接地。
8.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述反相加法运算模块U4包括加法器U41及反相放大器U42；所述加法器U41的第一输入端与所述反相放大模块U3的输出端连接，第二输入端与所述乘法器U2的输出端连接，所述加法器U41的输出端与所述反相放大器U42的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述加法器U41包括第四运算放大器U411、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10；所述第四运算放大器U411的同相输入端分别与第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9的一端连接；所述第九电阻R9的另一端与所述第四运算放大器U411的输出端连接；所述第四运算放大器U411的反相输入端与所述第十电阻R10的一端连接，所述第十电阻R10的另一端用于接地。
10.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述乘法器U2为二象限乘法器或四象限乘法器。
11.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述乘法器U5为二象限乘法器或四象限乘法器。
...【技术特征摘要】
1.一种双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，双曲函数忆阻器等效电路模型基于以下数学关系设计：
2.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述电压跟随器u6包括第一运算放大器u61；所述第一运算放大器u61的同相输入端用于接入所述输入电压，反相输入端与输出端连接。
4.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述积分运算模块u1包括积分器u11；所述积分器u11的输入端用于接入所述输入电压，输出端分别与所述乘法器u2的第一输入端、所述乘法器u2的第二输入端以及所述反相放大模块u3的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述积分器u11包括第二运算放大器u111、第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；所述第二运算放大器u111的同相输入端分别与第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端以及第一电容c1的一端连接；所述第二运算放大器u111的输出端分别与第二电阻r2的另一端以及第一电容c1的另一端连接；所述第二运算放大器u111的反相输入端与第三电阻r3的一端连接，所述第三电阻r3的另一端用于接地。
6.根据权利要求1所述的双曲函数忆阻器等效电路模型，其特征在于，所述反相放大模块u3包括反相放大器u31及函数转换电路u32；所述反相放大器u31的输入端与所述积分运算模块u1的输出端连接，输出端与所述函数转换电路u32的输入端连接。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁欣欣，席鑫，李中华，李拓，
申请(专利权)人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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