一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型制造技术

本发明专利技术公开了一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型，包括端口a、端口b、压控电感器UL、电感器L、电流控制电压源IU和电压积分器A，压控电感器UL包括电压控制端uc和受控电感Lu，受控电感Lu的电感量受电压控制端uc的电压值控制，电流控制电压源IU包括电流控制端i和受控电压源输出端ui，受控电压源输出端ui的电压值受电流控制端i的电流值控制，电压积分器A包括电压输入端ui和电压输出端为uc。该浮地荷控忆感器电路仿真模型端口a、b的电气特性等效了荷控忆感器ML的A、B端口特性，只需要使用仿真软件中已有的4个元件，为二端口模型，进一步的降低已有荷控忆感器电路仿真模型的复杂度和元件数，具有忆感值变化范围灵活、无接地限制、工作电压范围宽和易于理解的优点。

A Simple Circuit Simulation Model of Floating-Ground Load-Controlled Memory Sensor

The invention discloses a very simple simulation model of floating ground charge-controlled memory sensor circuit, which includes port a, port b, voltage-controlled inductor UL, inductor L, current-controlled voltage source IU and voltage integrator A. Voltage-controlled inductor UL includes voltage control terminal UC and controlled inductor Lu, inductance of controlled inductor Lu and voltage control terminal UC voltage value. Current controlled voltage source IU includes current control terminal I and output UI of controlled voltage source. Voltage value of output UI of controlled voltage source is controlled by current value of current control terminal I. Voltage integrator A includes voltage input terminal UI and voltage output terminal uc. The electrical characteristics of the simulation model ports a and B of the floating ground charge-controlled memory sensor circuit are equivalent to those of the A and B ports of the charge-controlled memory sensor ML. Only four components in the simulation software are used as the two-port model, which further reduces the complexity and number of components in the simulation model of the existing load-controlled memory sensor circuit, and has the change norm of the memory value. It has the advantages of flexible circumference, no grounding restriction, wide operating voltage range and easy to understand.

【技术实现步骤摘要】
一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型
本专利技术专利涉及新型电路元件模型构造领域，具体涉及一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型。
技术介绍
1971年，加州大学伯克利分校的蔡少棠教授从电路理论完备性出发，预测出表征电荷和磁通量之间关系的无源基本电路元件，并将其命名为忆阻器(memristor)。2008年惠普实验室宣布物理实现了忆阻器，引起学术界和工业界的广泛关注，掀起人们对忆阻器研究的热潮。忆阻器是公认的第四种基本电路元件。2009年，忆容器(memcapacitor)和忆感器(meminductor)新概念也被提出。与忆阻器和忆容器一样，忆感器的特征曲线也是捏滞回线，不同的是忆感器建立的是磁通量和电流值之间的状态依赖关系，即忆感器的特征曲线是韦安域的捏滞回线。现阶段忆感器的物理实现进展不多，在电路实现中通常引入等效电路实现忆感器的二端特性。为实现忆感器电路的仿真分析研究，需要有Multisim等电路仿真软件里能直接使用的忆感器电路仿真模型。然而目前在电路仿真软件里没有能直接使用的忆感器电路仿真模型。依据忆感器等效电路构造忆感器的电路仿真模型成为研究忆感器必须面对的问题之一。目前忆感器的等效电路模型主要从两方面入手：一是从忆感器状态描述出发，直接通过等效电路描述状态方程得到忆感器的电路模型；二是以忆阻器为基础实现忆感器等效电路。这些等效电路模型的不足之处是：有的需要一端接地(专利技术专利申请号：201310425632.8)；有的不是二端口模型(专利技术专利申请号：201510940074.8)；有的二端口电压不能超过模型内有源器件供电电压(专利技术专利申请号：201310524634.2)；有的模型通过忆阻器等效电路构造，需要的元器件多构造复杂(专利技术专利申请号：201310033182.8)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种极其简洁的浮地荷控忆感器电路仿真模型，解决现有荷控忆感器电路仿真模型有的需要一端接地、有的不是二端口模型、有的二端口电压不能超过模型内有源器件供电电压、有的需要的元器件多构造复杂的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型，包括端口a、端口b、压控电感器UL、电感器L、电流控制电压源IU和电压积分器A，所述压控电感器UL包括电压控制端uc和受控电感Lu，所述压控电感器UL内受控电感Lu的电感量受电压控制端uc的电压值控制，所述电流控制电压源IU包括电流控制端i和受控电压源输出端ui，所述电流控制电压源IU内电压源输出端ui的电压值受电流控制端i的电流值控制，所述电压积分器A包括电压输入端ui和电压输出端为uc，所述端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L、电流控制电压源IU的电流控制端以及端口b为串联关系，所述电流控制电压源IU内受控电压源输出端与电压积分器A内电压输入端相连，所述电压积分器A内电压输出端与压控电感器UL内电压控制端相连；从时刻t0至tn，所述电压积分器A内电压输出端的电压值Ki为电压积分器A的比例系数。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述压控电感器UL内受控电感Lu的电感量Lu＝Kl×uc，Kl为压控电感器UL的控制系数。进一步，所述电流控制电压源IU内电压输出端的输出电压ui＝Kj×i，Kj为电流控制电压源IU的控制系数。本专利技术的有益效果是：在本专利技术中，该浮地荷控忆感器电路仿真模型端口a、b的电气特性等效了荷控忆感器ML的A、B端口特性，只需要使用仿真软件中已有的4个元件(component)，为二端口模型，进一步的降低已有荷控忆感器电路仿真模型的复杂度和元件数，具有忆感值变化范围灵活、无接地限制、工作电压范围宽和易于理解的优点。附图说明图1为本专利技术的原理图图2为本专利技术实施例中不同频率正弦电流源i(t)电流值和端口磁通量的理论关系曲线图图3为本专利技术实施例中Multisim软件仿真测试电路图图4为本专利技术实施例中频率为5Hz的正弦电流源i(t)电流值和端口磁通量的关系仿真曲线图图5为本专利技术实施例中频率为50Hz的正弦电流源i(t)电流值和端口磁通量的关系仿真曲线图图6为本专利技术实施例中频率为500Hz的正弦电流源i(t)电流值和端口磁通量的关系仿真曲线图具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型，包括端口a、端口b、压控电感器UL、电感器L、电流控制电压源IU和电压积分器A，压控电感器UL包括电压控制端uc和受控电感Lu，压控电感器UL内受控电感Lu的电感量受电压控制端uc的电压值控制，电流控制电压源IU包括电流控制端i和受控电压源输出端ui，电流控制电压源IU内电压源输出端ui的电压值受电流控制端i的电流值控制，电压积分器A包括电压输入端ui和电压输出端为uc，端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L、电流控制电压源IU的电流控制端以及端口b为串联关系，电流控制电压源IU内受控电压源输出端与电压积分器A内电压输入端相连，电压积分器A内电压输出端与压控电感器UL内电压控制端相连；从时刻t0至tn，电压积分器A内电压输出端的电压值Ki为电压积分器A的比例系数。在本专利技术实施例中，压控电感器UL内受控电感Lu的电感量Lu＝Kl×uc，Kl为压控电感器UL的控制系数。在本专利技术实施例中，电流控制电压源IU内电压输出端的输出电压ui＝Kj×i，Kj为电流控制电压源IU的控制系数。本专利技术的工作原理为：若荷控忆感器电路仿真模型的a、b两端电压u与端口电流i采用关联参考方向，则描述其端口电流值与存储磁通量之间的关系为L(q)为荷控忆感器电路仿真模型的忆感值。忆感值L(q)＝Lu+L，q为从时刻t0至tn流过荷控忆感器电路仿真模型电流i的电荷量，且i＝dq/dt，t表示时间，Lu(q)＝Kl×Ki×Kj×q。荷控忆感器电路仿真模型的数学关系可表示为L(q)＝L+Kl×Ki×Kj×q，i＝dq/dt。由此可知，荷控忆感器电路仿真模型的忆感值L(q)依赖于电荷量q，记忆了电荷量q。将荷控忆感器电路仿真模型二端连接正弦电流源i(t)作为激励信号，且i(t)＝Im×sin(2πft)，Im为电流源的电流峰值，f为电流源的频率，角频率ω＝2πf。在t0时刻，荷控忆感器电路仿真模型的状态变量电荷q(t)为0时，从t0时刻至tn时刻状态变量荷控忆感器电路仿真模型的忆感值随时间发生变化，且L(t)＝L+Kl×Ki×Kj×Im/ω×(1-cos(ωt))，可得到荷控忆感器电路仿真模型的磁通量取荷控忆感器电路仿真模型中的电感L＝2H、压控电感控制系数Kl＝0.5H/V、电流控制电压源控制系数Kj＝100Ω和电压积分器比例系数Ki＝10。取激励正弦电流源i(t)的峰值Im＝100mA，且t＝0时状态变量电荷q(t)为0，得到正弦电流源i(t)频率f分别为5Hz、50Hz和500Hz时荷控忆感器电路仿真模型激励正弦电流源i(t)电流值和对应二端磁通量的理论关系曲线如图2所示。荷控忆感器电路仿真模型的Multisim软件仿真测试电路如图3所示，XCP2是电流探针，XSC2是示波器。为在仿真软件中得到荷控忆感器电路仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型，其特征在于，包括端口a、端口b、压控电感器UL、电感器L、电流控制电压源IU和电压积分器A，所述压控电感器UL包括电压控制端uc和受控电感Lu，所述压控电感器UL内受控电感Lu的电感量受电压控制端uc的电压值控制，所述电流控制电压源IU包括电流控制端i和受控电压源输出端ui，所述电流控制电压源IU内受控电压源输出端ui的电压值受电流控制端i的电流值控制，所述电压积分器A包括电压输入端ui和电压输出端为uc，所述端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L、电流控制电压源IU的电流控制端以及端口b为串联关系，所述电流控制电压源IU内受控电压源输出端与电压积分器A内电压输入端相连，所述电压积分器A内电压输出端与压控电感器UL内电压控制端相连；从时刻t0至tn，所述电压积分器A内电压输出端的电压值

【技术特征摘要】
1.一种极简的浮地荷控忆感器电路仿真模型，其特征在于，包括端口a、端口b、压控电感器UL、电感器L、电流控制电压源IU和电压积分器A，所述压控电感器UL包括电压控制端uc和受控电感Lu，所述压控电感器UL内受控电感Lu的电感量受电压控制端uc的电压值控制，所述电流控制电压源IU包括电流控制端i和受控电压源输出端ui，所述电流控制电压源IU内受控电压源输出端ui的电压值受电流控制端i的电流值控制，所述电压积分器A包括电压输入端ui和电压输出端为uc，所述端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L、电流控制电压源IU的电流控制端以及端...

【专利技术属性】
技术研发人员：余波，
申请(专利权)人：成都师范学院，
类型：发明
国别省市：四川,51