一种极简的浮地磁控忆感器电路仿真模型制造技术

技术编号:21835643 阅读:19 留言:0更新日期:2019-08-10 19:08
本发明专利技术公开了一种极简的浮地磁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、电压积分器A1和电压积分器A2,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,电压积分器A1包括电压输入端ui和电压输出端uh,电压积分器A2包括电压输入端uh和电压输出端uc。该浮地磁控忆感器电路仿真模型端口a、b的电气特性等效了磁控忆感器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),为二引脚模型,进一步地降低已有磁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;可广泛地应用于忆感电路的设计与仿真。

A Simple Circuit Simulation Model of Floating Magnetron Memory Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种极简的浮地磁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磁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。为了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);有的不是二引脚模型(专利技术专利申请号:201510940074.8);有的二引脚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,需要的元器件多且构造复杂(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磁控忆感器电路仿真模型,解决现有磁控忆感器电路仿真模型有的需要一端接地、有的不是二引脚模型、有的二引脚电压不能超过模型内有源器件供电电压和有的需要的元器件多且构造复杂的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种极简的浮地磁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、电压积分器A1和电压积分器A2,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,所述电压积分器A1包括电压输入端ui和电压输出端uh,所述电压积分器A2包括电压输入端uh和电压输出端uc,所述端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L以及端口b为串联关系,所述电压积分器A1的电压输入正端与端口a相连,所述电压积分器A1的电压输入负端与端口b相连,所述电压积分器A1的输出端与电压积分器A2的输入端相连,所述电压积分器A2的输出端与受控电感的电压控制端uc相连。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内的受控电感Lu的电感量Lu=Kl×uc,Kl为压控电感器UL的控制系数。进一步,从时刻t0至tn,所述电压积分器A1内的电压输出端的电压值Ki1为电压积分器A1的比例系数。进一步,从时刻t0至tn,所述电压积分器A2内的电压输出端的电压值Ki2为电压积分器A2的比例系数。本专利技术的有益效果是:在本专利技术中,该浮地磁控忆感器电路仿真模型端口a、b的电气特性等效了磁控忆感器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),为二引脚模型,进一步地降低已有磁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;可广泛地应用于忆容电路的设计与仿真。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Multisim软件仿真测试电路图图3为本专利技术实施例中频率为10Hz的正弦电流源i(t)的电流值和端口磁通量的关系仿真曲线图图4为本专利技术实施例中频率为50Hz的正弦电流源i(t)的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300Hz的正弦电流源i(t)的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,一种极简的浮地磁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、电压积分器A1和电压积分器A2,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,电压积分器A1包括电压输入端ui和电压输出端uh,电压积分器A2包括电压输入端uh和电压输出端uc,端口a、压控电感器UL的受控电感Lu、电感器L以及端口b为串联关系,电压积分器A1的电压输入正端与端口a相连,电压积分器A1的电压输入负端与端口b相连,电压积分器A1的输出端与电压积分器A2的输入端相连,电压积分器A2的输出端与受控电感的电压控制端uc相连。在本专利技术实施例中,压控电感器UL内的受控电感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,从时刻t0至tn,电压积分器A1内的电压输出端的电压值Ki1为电压积分器A1的比例系数。在本专利技术实施例中,从时刻t0至tn,电压积分器A2内的电压输出端的电压值Ki2为电压积分器A2的比例系数。本专利技术的工作原理为:若磁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(σ)为磁控忆感器电路仿真模型的忆感值。忆感值L(σ)=Lu(σ)+L,状态变量σ为磁通量的积分值,为从时刻t0至tn流过磁控忆感器电路仿真模型电压u的磁通量,且t表示时间,Lu(σ)=Kl×Ki1×Ki2×σ。磁控忆感器电路仿真模型的数学关系可表示为磁控忆感器电路仿真模型的Multisim软件仿真测试电路如图2所示。在Multisim软件仿真中压控电感UL的名称为“VOLTAGE_CONTROLLED_INDUCTOR_VIRTUAL”、电压积分器的名称为“VOLTAGE_INTEGRATOR”。XCP2为电流探针,XSC2为示波器。取磁控忆感器电路仿真模型中的电感L=0.2H、压控电感控制系数Kl=1H/V、电压积分器比例系数Ki1=1、Ki2=500。设置激励正弦电流源i(t)的峰值Im=100mA,且t=0时状态变量σ(t)为0。得到正弦电流源i(t)频率f分别为10Hz、50Hz和300Hz时磁控忆感器电路仿真模型的激励正弦电流源i(t)的电流值和对应二端磁通量的仿真关系曲线(即韦安关系曲线)如图3、图4和图5所示。磁控忆感器电路仿真模型a和b端口韦安关系符合忆感器ML的三个本质特征:1.正弦电流源i(t)激励下磁控忆感器电路仿真模型的韦安特性曲线为捏滞回线;2.捏滞回线波瓣面积随正弦电流源频率f的增大而减小;3.正弦电流源频率f趋于无穷大时捏滞回线收缩为一条(近似的)直线。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例,并不用以限制本专利技术,凡在本专利技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种极简的浮地磁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、电压积分器A1和电压积分器A2,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内的受控电感Lu的电感量受电压控制端uc电压值的控制,所述电压积分器A1包括电压输入端ui和电压输出端uh,所述电压积分器A2包括电压输入端uh和电压输出端uc,所述端口a、压控电感器UL内的受控电感Lu、电感器L以及端口b为串联关系,所述电压积分器A1的电压输入正端与端口a相连,所述电压积分器A1的电压输入负端与端口b相连,所述电压积分器A1的输出端与电压积分器A2的输入端相连,所述电压积分器A2的输出端与受控电感的电压控制端uc相连。

【技术特征摘要】
1.一种极简的浮地磁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、电压积分器A1和电压积分器A2,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内的受控电感Lu的电感量受电压控制端uc电压值的控制,所述电压积分器A1包括电压输入端ui和电压输出端uh,所述电压积分器A2包括电压输入端uh和电压输出端uc,所述端口a、压控电感器UL内的受控电感Lu、电感器L以及端口b为串联关系,所述电压积分器A1的电压输入正端与端口a相连,所述电压积分器A1的电压输入负端与端口b相连,所述电压积分器A1的输出端...

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

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1