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专利号: 2019105151227
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种对数绝对值局部有源忆阻器电路模型,其特征在于,该电路模型基于以下数理关系设计:其中i(t)和u(t)为忆阻器的电流与电压,变量x为忆阻器的状态;

该电路模型包括集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3、集成运算放大器U4和乘法器U5、U6、U7、U8,集成运算放大器U1、集成运算放大器U2和乘法器U5、U6、U7构成控制忆导的状态变量产生电路,集成运算放大器U1用于实现积分运算、反相加法运算和反相放大运算,将输出信号作为忆阻器等效电路的忆导控制信号;局部有源忆阻器等效电路由集成运算放大器U3、集成运算放大器U4构成,集成运算放大器U3主要实现反相加法运算、反向放大运算、绝对值运算;集成运算放大器U4主要实现对数运算、反向放大运算,得到需要的对数绝对值控制信号,乘法器U8用于实现将对数绝对值控制信号和电压量相乘,得到最终的忆阻器电流量;

所述的集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3、集成运算放大器U4采用LF324,乘法器U8采用AD633;集成运算放大器U1的第7引脚输出忆阻器状态变量,乘法器U8的W引脚输出忆阻器电流;

所述的集成运算放大器U1的第1引脚通过电阻R16连接第2引脚,第2引脚通过电阻R1、

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R2、R3、R4分别连接u、x、‑2x、0.1;第3引脚接地;第5引脚接地;第6引脚通过电阻R5连接第1引脚;第7引脚通过电容C1连接第6引脚;第4引脚连接电源VCC;第11引脚连接电源VEE;第7引脚输出为x;

集成运算放大器U1内集成了两个运算放大器,集成运算放大器U1的第1、2、3引脚对应

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的运算放大器,与电阻R1、R2、R3、R4、R16构成反相加法器,输入为u、x、‑2x、0.1,其中,x为2

乘法器U7的W引脚电压,‑2x为集成运算放大器U2的第8引脚的输出;R1=R2=R3=R4=R16=10K,则U1引脚1的电压为:集成运算放大器U1的第5、6、7引脚对应的运算放大器与电容C1、电阻R5构成积分电路,来获得忆阻器的状态变量x,集成运算放大器U1引脚7的电压为:由局部有源忆阻器数学模型可知

即:

则集成运算放大器U1的第7引脚的u1‑7表示忆阻器的状态变量x;

所述的集成运算放大器U3的第1引脚通过电阻R10与第2引脚连接;第2引脚通过电阻R8、R9分别连接x、0.5;第3引脚接地;第14引脚通过电阻R12连接第13引脚;第13引脚通过电阻R11连接第1引脚;第12引脚接地;第4引脚连接电源VCC;第11引脚连接电源VEE;第8引脚通过电阻R18连接第9引脚,第9引脚通过电阻R17连接第14引脚;乘法器U是为了实现绝对值运算;乘法器U的第1引脚连接集成运算放大器U3的第14引脚;第3引脚连接集成运算放大器U2的第8引脚;第2引脚、第4引脚、第6引脚接地;第8引脚接电源VCC;第5引脚接电源VEE;第7引脚输出为|x+0.5|;

集成运算放大器U3的第1、2、3引脚对应的运算放大器,与电阻R8、R9、R10构成反相加法器,输入分别为x、0.5,R8=R9=R10=10K,即集成运算放大器U3引脚1的电压为:集成运算放大器U3的第13、14引脚对应的运算放大器,与电阻R11、R12构成反相加法器,第13引脚的输入为第1引脚输出的电压,集成运算放大器U3的第14引脚的输出电压为:集成运算放大器U3的第8、9引脚对应的运算电路,与电阻R17、R18以及乘法器U构成了绝对值电路,绝对值函数运算表示为一个变量与自身符号函数的乘积,所以绝对值运算由符号函数运算与乘法运算连接实现;R17=R18=10K,第9引脚的输入为第14引脚的输出电压,乘法器U的第1引脚的输入为集成运算放大器第14引脚的输出电压,乘法器U的第3引脚的输入为集成运算放大器第8引脚的输出电压,乘法器U的输出电压为:uw(t)=u3‑14(t)sgn(u3‑14(t))=|x+0.5|

集成运算放大器U4的第8引脚通过二极管D1连接第9引脚;第9引脚通过电阻R13连接|x+0.5|;第10引脚接地;第7引脚通过电阻R15连接第6引脚;第6引脚通过电阻R14连接第8引脚;第5引脚接地;第4引脚接电源VCC;第11引脚连接电源VEE;第7引脚输出为ln|x+0.5|;

集成运算放大器U4的第8、9引脚对应的运算电路与电阻R13、二极管D1构成了对数运算电路,第9引脚的输入为集成运算放大器绝对值运算电路的输出,R13=5M,理想二极管D1的‑7Is≈2 A,集成运算放大器U4的第8引脚的输出电压为:

集成运算放大器U4的第6、7引脚对应的运算电路,与电阻R14、R15构成反相放大运算,第6引脚的输入为集成运算放大器U4第8引脚的输出,R14=R15=10K,集成运算放大器U4第

7引脚的输出电压为:

乘法器U8用以实现电压u与集成运算放大器U4的第7引脚的输出电压的乘积运算,乘法器U8的第1引脚输入为u,第3引脚的输入为集成运算放大器U4的第7引脚的输出电压,乘法器U8的输出端引脚W的输出为:u8w(t)=iw(t)=u4‑7(t)*u(t)=ln|x+0.5|*u(t)为局部有源忆阻器等效电路的电压与电流特性,

与上式得到的状态变量控制函数联立即可得到局部有源忆阻器的模型。