尚未找到的电路元件—忆阻器

现代电路理论中,是以四个基本变量u(t)、i(t)、(?)(t)及q(t)来定义电路基本元件的.二端元件理想电阻器、理想电容器、理想电感器与四个基本变量的关系可构成一个方形图,从而发现与基本变量(?)和q(t)二者相关联的应有一种“尚未找到的电路元件———忆阻器”.从提出忆阻器的近十数年来,人们尚未发现或制出实际的忆阻器.由电子电路可构成各种基本元件的变换器,理论的推导及实践,都说明忆阻器可能由变换器与其他基本元件结合来模拟实现.但实际的忆阻元件的制出,将会对电路理论的应用产生深远的影响.     

有源荷控忆阻器在非线性电路中的应用

根据理论分析,搭建了一种新的二端口有源忆阻器.该有源荷控忆阻器不使用光敏电阻和数字电位器,理论上比较精确,并且容易在实验中实现.仿真和实验证明了这种有源忆阻器和真正的无源忆阻器具有相同的电路特性.此外还将该有源忆阻器加入到蔡氏混沌电路中,在非线性电路中成功实现混沌现象,证明了它可以等效于一个二端口元件接入其它电路工作,为忆阻器的应用打下了基础.     

基于三次非线性忆阻器的有源低通滤波器

忆阻器是具有记忆和连续输出特点的非线性电阻器,现已成为电路中的第4种基本元件。以一个三次光滑的非线性忆阻器模型为基础,与常见的有源低通滤波器相结合,利用电路分析的基本理论,分析该电路的频率响应特性,并与有源RC电路进行对比,对含有忆阻器的有源低通滤波电路进行电路仿真,其结果很好地验证了理论分析。     

一种含有磁控忆阻器的四阶混沌电路的特征分析

该文提出了一种简单的磁控忆阻器模型,并利用它设计了一个混沌电路。通过数值模拟计算得到了一个三维带状混沌吸引子,且此时忆阻器的伏安特性曲线不是传统的"8"字形。通过计算系统的相图、分岔图和Lyapunov指数谱,发现调节电容参数或忆阻器初始状态可以实现电路系统在混沌态和各周期态之间的转变,发现调节磁通能使系统出现二周期到四周期再回到二周期的奇特分岔现象。该研究工作对利用忆阻器设计混沌电路并应用于密码通信具有积极的参考价值。     

一种基于有源忆阻器模型的混沌电路

提出一种内部状态变量导数中含有平方项的有源忆阻器模型;并基于该模型构造了一个仅含电容、电感和忆阻器三个元件的混沌电路系统。该系统仅包含有一个平衡点;且吸引子关于原点中心对称。通过系统的李雅普诺夫指数谱和分岔图发现,在不同的电阻参数下该系统会以混沌危机和倒分岔两种方式退出混沌。最后,利用运算放大器等对该忆阻器进行电路模拟,给出了混沌系统的电路实现。     

一组等价蔡氏忆阻混沌电路的设计

通过改变元件参数, 将不同结构的RC正弦波振荡电路等效为LC并联谐振回路, 用具有非线性特性的忆阻器代替蔡氏电路中的蔡氏二极管, 设计4种等价蔡氏忆阻混沌电路, 并在理论上给出等价条件. 仿真实验结果表明, 实验结果与理论分析和数值计算结果一致, 电路调节方便, 鲁棒性更好.     

倍压整流电路的广义忆阻特性

研究旨在证明二倍压整流电路具有广义忆阻特性,为挖掘倍压整流电路的新功能及新应用提供理论依据.首先,根据电路理论求得二倍压整流电路在电压源激励下输入端口伏安关系式以及电路中电容电压的状态方程;其次,由理论分析所得关系式,选取电路元件参数,施加正弦激励电压,由Matlab软件对端口伏安关系进行数值仿真分析;最后,通过Multisim软件进行虚拟实验以及物理实验进行验证.结果表明理论分析符合广义忆阻器数学定义,数值仿真、虚拟实验及硬件实验3者结果基本吻合,验证了输入端口呈现出忆阻器的3个本质特征,从而证实了二倍压整流电路在取适当电路元件参数时具有广义忆阻特性.     

一组等价蔡氏忆阻混沌电路的设计

通过改变元件参数， 将不同结构的RC正弦波振荡电路等效为LC并联谐振回路， 用具有非线性特性的忆阻器代替蔡氏电路中的蔡氏二极管， 设计4种等价蔡氏忆阻混沌电路， 并在理论上给出等价条件. 仿真实验结果表明， 实验结果与理论分析和数值计算结果一致， 电路调节方便， 鲁棒性更好.     

一种采用倍流整流的无源无损正激变换器

为了实现高频正激变换器中变压器磁通的可靠复位,减小开关损耗,改善电磁干扰(EMI)噪声的影响,可以采用有源缓冲、RCD缓冲和谐振变换器等方法,但这些方法都存在着很多不足的地方.鉴于此,提出了一种采用倍流整流的无源无损正激变换器,这种电路不需要额外的开关和控制电路,可以实现高频变压器磁通的可靠复位,而且它不包含有损元件.与前面几种方法相比,这种电路有较高的可靠性,具有更高的性能价格比.并详细分析了主电路的结构和工作原理,给出了关键参数设计准则.仿真结果证明了理论分析结果的正确性.     

基于忆阻器的混沌电路设计与硬件实验

通过在经典QI混沌系统中加入三次非线性磁控忆阻器,构造出了一种四维忆阻混沌系统.分析了该系统的基本动力学特性,证明该系统可以产生混沌吸引子.设计了硬件电路,通过改变元件参数观察到不同类型的吸引子和极限环,实验结果与仿真结果相符合.提出的基于忆阻器的混沌电路设计与硬件实验方案不仅可以拓展传统混沌电路的实现方法,还为非线性...     

基于忆阻器的鉴相电路设计与分析

分析忆阻器的基本理论,推导忆阻器阻值与电量、时间的函数关系,使用Simulink建立忆阻器模型,并验证该模型在正弦信号激励下,电流和电压具有滞回特性.设计基于忆阻器的鉴相电路,将相位差测量转化成对脉冲宽度的测量,对方法进行理论分析,并通过仿真实验验证了电路的功能.通过仿真、计算,得到忆阻器在边界非线性效应的影响下,非线性误差为9.82%.     

多种连接模型的忆阻神经网络学习

忆阻器以其独特的非易失性、天然的记忆功能以及纳米级尺寸,在人工神经网络、信号处理和模式识别等方面展现了巨大的应用前景。采用了基于STDP学习规则的忆阻神经网络,运用了网络自适应突变以及网络拓扑结构变化的基因算法,其中包括隐藏层神经元个数,连接权重以及神经网络突触模型的变化。比较了基于HP线性忆阻器模型,非线性忆阻器模型以及阈值模型这3种不同忆阻器模型的忆阻神经网络,并提出了学习效果更好的混合型忆阻神经网络。     

类脑计算的基础元件：从忆阻元到分忆抗元

讨论一种新颖的类脑计算的基础元件:分忆抗元(分数阶忆阻元).忆阻元的概念从经典的整数阶推广到分数阶忆阻元,即分忆抗元.分忆抗元是分数阶忆阻元的一个合成词.分忆抗值是分忆抗元的分数阶阻抗.因此,可以很自然地想到一系列具有挑战性的理论难题:分忆抗元和传统的分抗元以及著名的忆阻元的关系是什么;关于介于忆阻元和电容元或电导元之间的内插特性是什么;以及关于分忆抗元在蔡氏电路周期表中的位置在哪里;任意阶理想的容性分忆抗元和感性分忆抗元的分忆抗值的一般表达式是什么;分忆抗元的度量单位和物理量纲是什么;鉴别分忆抗元的指纹特征是什么;如何通过普通的忆阻和电容与电感以模拟电路形式有效实现任意分数阶忆阻元.基于大量的前期探索性研究成果,对上述一系列理论难题进行了初步探讨.分忆抗元解决了分抗元很难实现记忆端口电荷或磁通量的功能,而且分忆抗元可作为一种基本电路元件应用到混沌系统、神经元电路、神经网络电路等的设计.     

忆阻器应用于人工神经网络的前景与展望

忆阻器理论的建立为电子电路设计带来了新的发展空间,将对于人工神经网络的研究进程起到巨大的推动作用。本文介绍了忆阻器的主要特性和优势,以及展望了忆阻器在人工神经网络权值存储上的发展前景。     

含忆阻器的并联混沌电路动力学分析

忆阻器在保密通信、图像加密中具有重要应用价值。本文提出一种有源压控忆阻器,将该忆阻器和电容、电感并联构成了一个基于忆阻器的并联混沌电路,建立了该系统的无量纲数学模型。采用基本动力学分析方法对系统进行分析,计算了该电路的Lyapunov指数和Lyapunov维数,通过数值仿真得出该系统的相轨图和Poincaré映射,分析了系统的平衡点稳定性,采用Lyapunov指数谱和分岔图等分析方法,研究了电路参数改变对系统动力学行为产生的影响。数值仿真和理论分析结果表明,该系统可以产生一类特殊的超混沌吸引子,并且随着电路参数的变化产生复杂的非线性动力学行为。     

基于电流反馈的双通道忆阻器写操作方法

提出了一种基于电流反馈控制的双通道忆阻器写操作方法,利用镜像电流源分别作用于参考通道和忆阻通道,讨论了参考通道对写操作精确度的影响,并与一种经典的电压反馈控制忆阻器写操作方法进行数值分析和电路仿真比较.结果表明:这种方法对忆阻器的写操作将具有更好的准确度和可靠性,证明了这种具有参考通道的忆阻器写操作方法的可行性.     

忆阻蔡氏对偶混沌电路分析

提出了用分段单调荷控忆阻器代替对偶蔡氏混沌电路中的非线性电阻,构造出基于忆阻器的对偶蔡氏混沌电路。对该忆阻蔡氏对偶混沌电路的理论推导、稳定性、Lyapunov 指数和数值仿真等动力学特性进行了分析。研究结果表明：该系统为双涡卷混沌吸引子,该忆阻蔡氏对偶混沌电路的动力学特征对初值敏感异于普通混沌电路。     

基于Simulink的忆阻器模型

为了使忆阻器具有与其他器件相结合的能力,本文在惠普实验室提出的忆阻器物理模型电路关系的基础上,在Simulink中用二种方法对忆阻器进行了双端口建模,方便准确的实现了对于忆阻器的仿真。与编写M文件、构建图形用户界面和搭建输入输出模型的建模方法相比,基于Simulink的双端口模型不仅能够方便准确的观察忆阻器的输入输出特性,而且具有更广阔的应用范围,对于忆阻器的研究有一定的指导作用。     

基于氧化铜纳米线的易失性数字识别忆阻器

为了实现易失性忆阻器在神经形态计算中的应用,制备一种基于银-氧化铜纳米线-铜结构的易失性数字识别忆阻器;采用化学溶液法和磁控溅射技术,分别制备忆阻器的氧化铜纳米线阻变功能层和银顶电极;对该忆阻器的结构、物相及电学性能进行表征、测试。结果表明：该忆阻器具有易失性和突触可塑性,低阻态会在1 000 s内退化到高阻态,阻变行为由金属银原子形成的导电丝的主导作用所致;该忆阻器对手写体数字的识别准确率高达92%,可应用于神经形态计算。     

基于Chua电路的一个超混沌系统的控制同步

Chua电路具有广泛的应用价值,受到越来越多的研究者的关注.借助于最新提出的忆阻器电路元件,在Chua系统的基础上构造了一个新的超混沌系统.通过PC控制和线性反馈方法,分析了两个线性耦合的超混沌系统的同步,数值仿真也验证了理论分析的有效性.