【技术实现步骤摘要】
一种基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路
本专利技术属于分数阶忆容器等效电路应用
具体涉及一种基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路。
技术介绍
自从2009年，Ventra等人拓展了忆阻器的概念以后，产生了忆容器等记忆元件，记忆元件的特性吸引了很多科研人员的关注。一些科研人员将记忆元件应用到了滤波电路中。欧青立等人在分析了各种忆阻器模型及其工作原理的基础上，设计了一个非线性忆阻器等效电路，并将非线性忆阻器等效电路应用到一阶有源低通滤波电路中(欧青立,赵平荣,游淼.基于三次非线性忆阻器的有源低通滤波器[J].应用科技,2014(5).)，但是该低通滤波电路的截止频率不能调节。游淼等人根据BIOLEK模型提出了一个非线性忆阻器模型，并将该模型应用到一阶有源高通滤波器中(游淼,欧青立.一种新型忆阻器的有源高通滤波器设计与仿真[J].山东工业技术,2015(3).)，但是该高通滤波电路的截止频率同样不能调节。段宗胜设计了一个忆阻器阻值控制电路，通过该电路改变忆阻器的阻值，从而实现了基于忆阻器的滤波电路(段宗胜.基于忆阻器的滤波器设计与仿真[D].武汉科技大学.)，虽然该滤波电路的截止频率可以调节，但截止频率的调整不够精确。李贵三等人在忆容器电路模型的基础上，将忆容器应用到了滤波器电路中(李贵三,于东升.悬浮型忆容器电路模型及其滤波电路分析[J].系统仿真学报,2015,27(1):201-208.)，但该滤波电路使用的忆容器是整数阶的，滤波电路的截止频率不能调整。YifanLi,ChenyuYang等人设计了一种基于忆阻器和忆容器的低通滤波电路(LiY...
【技术保护点】
1.一种基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路，其特征在于所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的输入端设有基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端A、基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端B、基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端E和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端F，所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的输出端设有基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端C和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端D；控制信号α加在基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端E和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端F之间；第一电阻(1)的端子R12与电感(2)的端子L0连接，电感(2)的端子L1与分数阶忆容器等效电路(3)的端子G连接；第一电阻(1)的端子R11与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端A连接，电感(2)的端子L1与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端C连接，分数阶忆容器等效电路(3)的端子H与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端...
【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路，其特征在于所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的输入端设有基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端A、基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端B、基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端E和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端F，所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的输出端设有基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端C和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端D；控制信号α加在基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端E和基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的控制信号输入端F之间；第一电阻(1)的端子R12与电感(2)的端子L0连接，电感(2)的端子L1与分数阶忆容器等效电路(3)的端子G连接；第一电阻(1)的端子R11与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输入端A连接，电感(2)的端子L1与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端C连接，分数阶忆容器等效电路(3)的端子H与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的信号输出端D连接；分数阶忆容器等效电路(3)的端子J、端子GND和端子H与基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路对应的控制信号输入端E、控制信号输入端F和信号输入端B连接；所述分数阶忆容器的等效电路的两端分别为分数阶忆容器的等效电路的端子G和分数阶忆容器的等效电路的端子H；控制信号α加在分数阶忆容器的等效电路的端子J与分数阶忆容器的等效电路的端子GND之间；所述分数阶忆容器的等效电路的端子G分别与第一电流传输器(4)的端子E1+、频率/电压转换器(27)的端子Fi和第一电容(25)的端子C12连接；分数阶忆容器的等效电路的端子H与第二电流传输器(21)的端子E2-连接；第一电流传输器(4)的端子E1-与第三电阻(29)的端子R32连接，第一电流传输器(4)的端子E1i分别与第二电阻(28)的端子R22、第二放大模块(7)的端子W21连接，第二放大模块(7)的端子W22与压控移相器(22)的端子Φ0连接；第一电流传输器(4)的端子E1o与第一放大模块(5)的端子W11连接，第一放大模块(5)的端子W12与第一乘法器(6)的端子X1连接，第一乘法器(6)的端子Y1与电压源(8)的端子U0连接；第一乘法器(6)的端子P1分别与第二乘法器(9)的端子X2、第五乘法器(15)的端子X5和第三加法器(17)的端子B3连接，第二乘法器(9)的端子Y2与第一运算模块(10)的端子K12连接，第二乘法器(9)的端子P2分别与第一加法器(11)的端子A1和第三乘法器(12)的端子X3连接，第一加法器(11)的端子B1与第三乘法器(12)的端子P3连接，第一加法器(11)的端子S1与第四乘法器(13)的端子X4连接，第四乘法器(13)的端子Y4与压控移相器(22)的端子Φ2连接，第四乘法器(13)的端子P4与第二加法器(14)的端子A2连接；第二加法器(14)的端子B2与第五乘法器(15)的端子P5连接，第五乘法器(15)的端子Y5与第三运算模块(20)的端子K32连接；第二加法器(14)的端子S2与第六乘法器(16)的端子X6连接，第六乘法器(16)的端子Y6与第二运算模块(18)的端子K22连接，第六乘法器(16)的端子P6与第三加法器(17)的端子A3连接；第三加法器(17)的端子S3与模拟反相器(19)的端子Hi连接，模拟反相器(19)的端子Ho与第二电流传输器(21)的端子E2+连接，第二电流传输器(21)的端子E2i与第三电流传输器(23)的端子E3i连接，第三电流传输器(23)的端子E3-与第一电容(25)的端子C11连接；频率/电压转换器(27)的端子Vo与第四运算模块(26)的端子K41连接，第四运算模块(26)的端子K42与第七乘法器(24)的端子X7连接，第七乘法器(24)的端子P7与第三乘法器(12)的端子Y3连接；分数阶忆容器的等效电路的端子J分别与第一运算模块(10)的端子K11、第二运算模块(18)的端子K21、第三运算模块(20)的端子K31、压控移相器(22)的端子Φ1和第七乘法器(24)的端子Y7连接；分数阶忆容器的等效电路的端子GND分别与第三电流传输器(23)的端子E3+、第三电阻(29)的端子R31和第二电阻(28)的端子R21连接；所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的分数阶忆容器等效电路的电容值CM：DM＝D1+D2{1+K2[K3+K1(Fα+1)WR2Isin(2πft-π/2α)]}(2)式(1)和式(2)中：DM表示分数阶忆容器的等效电路的容纳值，D1表示第一电容(25)的容纳值，D2表示电压源(8)的电压输出值，I表示输入电流ia(t)的幅值，K1表示第一运算模块(10)的电压输出值，K2表示第二运算模块(18)的电压输出值，K3表示第三运算模块(20)的电压输出值，F表示第四运算模块(26)的电压输出值，W表示第二放大模块(7)的电压放大倍数，R2表示第二电阻(28)的电阻值，f表示输入电流ia(t)的频率值，t表示加在分数阶忆容器等效电路上激励电压的时间，秒，α表示忆容器的分数阶阶次，所述分数阶阶次等于控制信号的电压值；所述基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的传递函数C1(s)为：则基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路的截止频率f为：式(3)和(4)中：CM表示分数阶忆容器等效电路的电容值，R1表示第一电阻的电阻值，L表示电感的电感值。2.根据权利要求1所述的基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路，其特征在于所述第一放大模块(5)由第四电阻(30)、第五电阻(31)、第一运算放大器(32)、第六电阻(33)、第七电阻(34)和第二运算放大器(35)组成；第四电阻(30)的端子R42分别与第五电阻(31)的端子R51和第一运算放大器(32)的端子V1-连接，第一运算放大器(32)的端子V1o分别与第五电阻(31)的端子R52和第六电阻(33)的端子R61连接，第六电阻(33)的端子R62分别与第七电阻(34)的端子R71和第二运算放大器(35)的端子V2-连接；第二运算放大器(35)的端子V2+和第一运算放大器(32)的端子V1+与分数阶忆容器的等效电路的端子GND连接；所述第一放大模块(5)的两端为端子W11和端子W12，第四电阻(30)的端子R41与第一放大模块(5)的端子W11连接，第七电阻(34)的端子R72和第二运算放大器(35)的端子V2o与第一放大模块(5)的端子W12连接。3.根据权利要求1所述的基于分数阶忆容器等效电路的低通滤波电路，其特征在于所述第二放大模块(7)由第八电阻(36)、第九电阻(37)、第三运算放大器(38)、第十电阻(39)、第十一电阻(40)和第四运算放大器(41)组成；第八电阻(36)的端子R82分别与第九电阻(37)的端子R91和第三运算放大器(38)的端子V3-连接，第三运算放大器(38)的端子V3o分别与第九电阻(37)的端子R92和第十电阻(39)的端子R101连接，第十电阻(39)的端子R102分别与第十一电阻(40)的端子R111和第四运算放大器(41)的端子V4-连接；第三运算放大器(38)的端子V3+和第四运算放大器(41)的端子V4+与分数阶忆容器的等效电路的端子GND连接；所述第二放大模块(7)的两端为端子W21和端子W22，第八电阻(36)的端子R81与第二放大模块(7)的端子W21连接，第十一电阻(40)的端子R112和第四运算放大器(41)的端子V...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘朝晖，左永浩，王晓赞，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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