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基于忆阻器的反相运算电路.pdf

摘要
申请专利号:

CN201611221740.3

申请日:

2016.12.23

公开号:

太阳城集团CN106775574A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 7/50申请日:20161223|||公开
IPC分类号: G06F7/50; G06F7/556; G06F7/544 主分类号: G06F7/50
申请人: 滨州学院
发明人: 王春梅
地址: 256603 山东省滨州市黄河五路391号
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201611221740.3

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.06.23|||2017.05.31

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种基于忆阻器的反相运算电路,该电路由二极管1N4148、电容和电阻组成,二极管1N4148实现文氏电桥功能,电容和电阻组成RC震荡电路。提出了以一阶广义忆阻器的二极管文氏电桥电路为基础,实现模拟电路中的反相、加法、积分、微分、指数和对数运算,为应用非常广泛的正弦波RC振荡电路,具有振荡较稳定、波形良好、振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节等优点的文氏桥振荡器提供了一种平台。

权利要求书

1.基于忆阻器的反相运算电路,其特征在于:所述忆阻器由二极管(1N4148)、电容和电
阻组成,二极管1N4148实现文氏电桥功能,电容和电阻组成RC震荡电路;所述二极管D1的正
极接二极管D4的正极,接忆阻器的输入端,所述二极管D1的负极接电容C0的一端,接二极管
D2的负极,所述二极管D2的正极接二极管D3的负极,接忆阻器的输出端,所述二极管D2的负
极接电容的一端,所述二极管D3的负极接二极管D2的正极,接忆阻器的输出端,所述二极管
D3的正极接二极管D4的正极,接电容C0的另一端,接地,所述二极管D4的正极接二极管D3的
正极,接电容C0的另一端,接地,所述二极管D4的负极接二极管D1的正极,接忆阻器的输入
端,所述电容C0的一端接电阻R0的一端,所述电容C0的另一端接电阻R0的另一端,接地;根
据二极管文氏电桥的电路得出以下关系式:
设定忆阻器两端输入电压和电流分别为Vm和Im,电容C0两端电压为V0,其数学模型为:

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其中,ρ=1/(2nVT);Is,n和VT分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压,由此,
可以推导出忆阻器的忆导表达式为
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基于忆阻器的反相运算电路由电阻,忆阻器和运算放大器(LF347BN)组成,所述运算放
大器LF347BN(U1)的负输入端通过电阻Ril接反相电路的输入,通过忆阻器Rm接运算放大器
(LF347BN(U1)的输出端,运算放大器LF347BN(U1)的正输入端接地,运算放大器LF347BN
(U1)的正电源端接VCC,运算放大器LF347BN(U1)的负电源端接VEE;根据反相电路得出以下
关系式:
设电阻Ri1上的电流为IRi1,忆阻器Rm上的电流为IRm1,电压为Vm1,
根据虚短和虚断原则得出:IRi1=IRm1 Uo1=Vm1
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说明书

基于忆阻器的反相运算电路

技术领域

本发明涉及一种运算电路,特别涉及一种基于忆阻器反相运算电路。

背景技术

自纳米级忆阻器的物理可实现性报道以来,基于忆阻器的各种应用电路中,忆阻
混沌电路得到了较为广泛的研究,并有大量的成果报道,忆阻器是一种非线性电路元件,与
其他三种基本电路元件进行有机连接,很容易构建出各种基于忆阻器,忆阻器被用于混沌
学的研究已经产生了比较深远的影响,但是将忆阻器单独的运用到模拟电路中,实现数学
中的基本运算在国内外还比较少,为此,本发明提出了以一阶广义忆阻器的二极管文氏电
桥电路为基础,实现模拟电路中的反相、加法、积分、微分、指数和对数运算,为应用非常广
泛的正弦波RC振荡电路,具有振荡较稳定、波形良好、振荡频率在较宽的范围内能方便地连
续调节等优点的文氏桥振荡器提供了一种平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于忆阻器反相运算电路,以解决上述背景技术中提
出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于忆阻器反相运算电路,所述
忆阻器由二极管(1N4148)、电容和电阻组成,二极管1N4148实现文氏电桥功能,电容和电阻
组成RC震荡电路;所述二极管D1的正极接二极管D4的正极,接忆阻器的输入端,所述二极管
D1的负极接电容C0的一端,接二极管D2的负极,所述二极管D2的正极接二极管D3的负极,接
忆阻器的输出端,所述二极管D2的负极接电容的一端,所述二极管D3的负极接二极管D2的
正极,接忆阻器的输出端,所述二极管D3的正极接二极管D4的正极,接电容C0的另一端,接
地,所述二极管D4的正极接二极管D3的正极,接电容C0的另一端,接地,所述二极管D4的负
极接二极管D1的正极,接忆阻器的输入端,所述电容C0的一端接电阻R0的一端,所述电容C0
的另一端接电阻R0的另一端,接地;根据二极管文氏电桥的电路得出以下关系式:

设定忆阻器两端输入电压和电流分别为Vm和Im,电容C0两端电压为V0,其数学模型
为:


其中,ρ=1/(2nVT);Is,n和VT分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压,
由此,可以推导出忆阻器的忆导表达式为


基于忆阻器的反相运算电路由电阻,忆阻器和运算放大器(LF347BN)组成,所述运
算放大器LF347BN(U1)的负输入端通过电阻Ri1接反相电路的输入,通过忆阻器Rm接运算放
大器(LF347BN(U1)的输出端,运算放大器LF347BN(U1)的正输入端接地,运算放大器
LF347BN(U1)的正电源端接VCC,运算放大器LF347BN(U1)的负电源端接VEE;根据反相电路
得出以下关系式:

设电阻Ri1上的电流为IRi1,忆阻器Rm上的电流为IRm1,电压为Vm1,

根据虚短和虚断原则得出:IRi1=IRm1 Uo1=Vm1


有益效果:本发明提出了以一阶广义忆阻器的二极管文氏电桥电路为基础,实现
模拟电路中的反相、加法、积分、微分、指数和对数运算,为应用非常广泛的正弦波RC振荡电
路,具有振荡较稳定、波形良好、振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节等优点的文氏
桥振荡器提供了一种平台。

附图说明

图1为实现忆阻器的反相运算电路。

图2为实现基于忆阻器的二极管文氏电桥电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-2,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、
完整地描述,一种基于忆阻器反相运算电路,所述忆阻器由二极管(1N4148)、电容和电阻组
成,二极管1N4148实现文氏电桥功能,电容和电阻组成RC震荡电路;所述二极管D1的正极接
二极管D4的正极,接忆阻器的输入端,所述二极管D1的负极接电容C0的一端,接二极管D2的
负极,所述二极管D2的正极接二极管D3的负极,接忆阻器的输出端,所述二极管D2的负极接
电容的一端,所述二极管D3的负极接二极管D2的正极,接忆阻器的输出端,所述二极管D3的
正极接二极管D4的正极,接电容C0的另一端,接地,所述二极管D4的正极接二极管D3的正
极,接电容C0的另一端,接地,所述二极管D4的负极接二极管D1的正极,接忆阻器的输入端,
所述电容C0的一端接电阻R0的一端,所述电容C0的另一端接电阻R0的另一端,接地;根据二
极管文氏电桥的电路得出以下关系式:

设定忆阻器两端输入电压和电流分别为Vm和Im,电容C0两端电压为V0,其数学模型
为:


其中,ρ=1/(2nVT);Is,n和VT分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压,
由此,可以推导出忆阻器的忆导表达式为


基于忆阻器的反相运算电路由电阻,忆阻器和运算放大器(LF347BN)组成,所述运
算放大器LF347BN(U1)的负输入端通过电阻Ri1接反相电路的输入,通过忆阻器Rm接运算放
大器(LF347BN(U1)的输出端,运算放大器LF347BN(U1)的正输入端接地,运算放大器
LF347BN(U1)的正电源端接VCC,运算放大器LF347BN(U1)的负电源端接VEE;根据反相电路
得出以下关系式:

设电阻Ri1上的电流为IRi1,忆阻器Rm上的电流为IRm1,电压为Vm1,

根据虚短和虚断原则得出:IRi1=IRm1 Uo1=Vm1


对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论
从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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基于 忆阻器 运算 电路
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