电压分数阶积分控制式忆容器制造技术

本发明专利技术公开了一种电压分数阶积分控制式忆容器，包括引脚a、引脚b、压控电容UC、电容器C和电压分数阶积分器A，压控电容UC包括电压控制端uc和受控电容Cu，压控电容UC内受控电容Cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，电压分数阶积分器A包括电压输入端u和电压输出端uc。该电压分数阶积分控制式忆容器引脚a、b的电气特性等效了磁控忆容器CM的A、B引脚特性，为二引脚，具有忆容值变化范围灵活、无接地限制、工作电压范围宽和易于理解的优点。

Voltage fractional integral controlled memory container

The invention discloses a voltage fractional-order integral control memory container, which includes pin a, pin b, voltage-controlled capacitor UC, capacitor C and voltage fractional-order integrator A. Voltage-controlled capacitor UC includes voltage control terminal UC and controlled capacitor C U. The capacitance of controlled capacitor C u in voltage-controlled capacitor UC is controlled by voltage value of voltage control terminal uc. Voltage fractional-order integrator A includes voltage input terminal u and voltage control terminal uc. Output uc. The electrical characteristics of the pins a and B of the voltage fractional integral controlled memory container are equivalent to those of the pins A and B of the magnetron controlled memory container CM. They are two pins. They have the advantages of flexible memory range, no grounding restriction, wide operating voltage range and easy to understand.

【技术实现步骤摘要】
电压分数阶积分控制式忆容器
本专利技术专利涉及新型电路设计领域，具体涉及一种电压分数阶积分控制式忆容器。
技术介绍
分抗(fractance)，是分数阶阻抗(fractional-orderimpedance)的简称，是具有分数阶微积分(fractional-ordercalculus)运算功能的电子元器件或系统。电路实现分数阶微积分运算所需要使用的基本元件被称为分抗元(fractor)。理想的分抗元是不存在的，相应的近似实现电路称为分抗逼近电路。分抗、分抗元、分抗逼近电路是分数阶电路与系统的关键组成部分，分数阶电路与系统是一个新兴的跨学科研究领域。2001年，W.Ahmad等人将分抗元取代经典的维恩桥振荡器(Wien-bridgeoscillator)中的电容，得到分数阶维恩桥振荡器。2008年，A.G.Radwan和A.S.Elwakil等人给出分数阶振荡器的工作原理与多种分数阶振荡器的电路实现案例。由于真实电感器和电容器是具有分数阶运算特性，2013年，WangFa-Qiang等人结合分数阶微积分，研究开环Buck变换器传输函数的连续传导模式特性，并进行电路的PSIM仿真分析。2011年，A.G.Radwan等人细致的分析由容性分抗元和感性分抗元构成的串联电路，并给出数值计算与电路仿真结果。2014年，刁利杰、陈帝伊等人系统地分析和总结由电阻、容性分抗元和感性分抗元并联构成的分数阶电路的基本特征和规律，分析分数阶条件下电路所特有的纯虚阻抗问题。2016年，A.E.Calik等人分析容性分抗元和感性分抗元串联电路电荷随时间的变化规律。分抗元也是分数阶Hopfield神经网络电路实现的关键元件，分数阶Hopfield神经网络应用在抗芯片克隆领域得到了优异的性能。总之，将能实现分数阶微积分运算的分抗元应用到经典电路得到分数阶电路已成为电路与系统的研究热点之一，分数阶电路与系统已逐渐显露出其独特的优势。1971年，“忆阻器之父”蔡少棠教授在理论上提出一种能描述磁通和电荷关系的忆阻器(memristor)。2008年惠普实验室在《Nature》杂志宣布物理实现了具有忆阻器特征的二引脚器件之后，忆容器(memcapacitor)和忆感器(meminductor)的新概念也相继被提出。忆容器、忆感器和忆阻器一样都具有记忆功能，表现出具有收缩迟滞特征的捏滞回线。与忆阻器不同的是，忆容器和忆感器在工作时不需要消耗能量，在低功耗超大规模集成电路中，忆容器和忆感器相对于忆阻器更具有优势。随着相关研究的深入，实现具有分数阶微积分运算性能的忆阻器电路开始受到研究者们的关注，成为分数阶电路与系统的研究前沿之一。2010年，Ivo首次得到分数阶忆阻蔡氏电路，数值求解该电路方程，并分析电路的动力学行为与稳定性，这是公开的文献中首次报道同时含有分抗元和忆阻器的电路。2015年，俞亚娟等人基于HPTiO2线性忆阻器掺杂层厚度不能等于零或者器件整体厚度的事实，提出一个分数阶HPTiO2线性忆阻器，研究当受到周期外激励时运算阶对其忆阻值动态范围和输出电压动态幅值的影响规律，但未给出分数阶HPTiO2线性忆阻器电路或器件设计方案。2016年，PuYi-Fei等人提出并分析分忆抗元的概念及理论，给出在蔡氏周期表中的位置，并于2017年尝试将格形标度分抗中的电阻由忆阻等效电路替代，模拟电路实现分忆抗。2017年，GangquanSi等人于给出一种分数阶电荷控制忆阻器，含有电流的分数阶积分运算，GangquanSi等人进行了理论分析和数值仿真实验。2017年，SomiaH.Rashad等人使用分抗逼近电路、电流传输器和乘法器等元器件，电路实现一种电流分数阶积分控制式忆阻器，是一种非常好的尝试。但SomiaH.Rashad等人的电流分数阶积分控制式忆阻器，需要一端接地，输入信号的电压范围受到内部电流传输器的供电电压限制。综合文献发现，目前未见电压分数阶积分控制式忆容器设计、原理分析和电路实现等方面的研究报道。电压分数阶积分控制式忆容器，引入分数阶积分器的运算阶指标，比电压积分控制式忆容器更灵活，且电压积分控制式忆容器可看做电压分数阶积分控制式忆阻器运算阶延伸到1的特殊情形。
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电压分数阶积分控制式忆容器，解决现有电压积分控制式忆容器不能实现电压分数阶积分控制的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种电压分数阶积分控制式忆容器，包括引脚a、引脚b、压控电容UC、电容器C和电压分数阶积分器A，所述压控电容UC包括电压控制端uc和受控电容Cu，所述压控电容UC内受控电容Cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，所述电压分数阶积分器A包括电压输入端u和电压输出端uc，所述压控电容UC内受控电容Cu分别与电容器C和电压分数阶积分器A的电压输入端u并联，所述引脚a与电压分数阶积分器A的电压输入正端相连，所述引脚b与电压分数阶积分器A的电压输入负端相连，所述电压分数阶积分器A内电压输出端uc与压控电容UC的电压控制端相连；所述压控电容UC内受控电容Cu的电容量Cu＝Kc×uc，Kc为压控电容UC的控制系数；从时刻0至时刻t，所述电压分数阶积分器A内电压输出端的电压值Ki为电压分数阶积分器A的比例系数，运算阶-1＜μ＜0，为积分运算符号，时刻0为分数阶积分的下限，时刻t为分数阶积分的上限。本专利技术的有益效果是：在本专利技术中，该电压分数阶积分控制式忆容器引脚a、b的电气特性等效了忆容器的引脚特性，为二引脚，具有忆容值变化范围灵活、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运算阶μ＝-0.4时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的理论关系曲线图图3为本专利技术实施例中运算阶μ＝-0.5时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的理论关系曲线图图4为本专利技术实施例中运算阶μ＝-0.6时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的理论关系曲线图图5为本专利技术实施例中的幅频特征曲线图图6为本专利技术实施例中的相频特征曲线图图7为本专利技术实施例中的阶频特征曲线图图8为本专利技术实施例中的F特征曲线图图9为本专利技术实施例中的幅频特征仿真曲线图图10为本专利技术实施例中的相频特征仿真曲线图图11为本专利技术实施例中的Multisim软件仿真测试电路图图12为本专利技术实施例中运算阶μ＝-0.6时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的关系仿真曲线图(频率f＝0.5Hz)图13为本专利技术实施例中运算阶μ＝-0.6时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的关系仿真曲线图(频率f＝10Hz)图14为本专利技术实施例中运算阶μ＝-0.6时正弦电压源u(t)电压值和电荷量q(t)的关系仿真曲线图(频率f＝100Hz)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，一种电压分数阶积分控制式忆容器，包括引脚a、引脚b、压控电容UC、电容器C和电压分数阶积分器A，压控电容UC包括电压控制端uc和受控电容Cu，压控电容UC内受控电容Cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，电压分数阶积分器A包括电压输入端u和电压输出端uc，压控电容UC内受控电容Cu分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压分数阶积分控制式忆容器，包括引脚a、引脚b、压控电容UC、电容器C，其特征在于，包括电压分数阶积分器A，所述压控电容UC包括电压控制端uc和受控电容Cu，所述压控电容UC内受控电容Cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，所述电压分数阶积分器A包括电压输入端u和电压输出端uc，所述压控电容UC内受控电容Cu分别与电容器C和电压分数阶积分器A的电压输入端u并联，所述引脚a与电压分数阶积分器A的电压输入正端相连，所述引脚b与电压分数阶积分器A的电压输入负端相连，所述电压分数阶积分器A内电压输出端uc与压控电容UC的电压控制端相连；所述压控电容UC内受控电容Cu的电容量Cu＝Kc×uc，Kc为压控电容UC的控制系数；从时刻0至时刻t，所述电压分数阶积分器A内电压输出端的电压值

【技术特征摘要】
1.一种电压分数阶积分控制式忆容器，包括引脚a、引脚b、压控电容UC、电容器C，其特征在于，包括电压分数阶积分器A，所述压控电容UC包括电压控制端uc和受控电容Cu，所述压控电容UC内受控电容Cu的电容量受电压控制端uc的电压值控制，所述电压分数阶积分器A包括电压输入端u和电压输出端uc，所述压控电容UC内受控电容Cu分别与电容器C和电压分数阶积分器A的电压输入端u并联，所述引脚a与电压分数阶积分器A的...

【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