一种新型无源浮地型忆阻器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种新型无源浮地型忆阻器电路，整体电路由2个PMOS晶体管(P1、P2)、1个NMOS晶体管(N1)和1个电容(C1)构成。当P1、P2、P1的寄生二极管D1、P2的寄生二极管D2、N1的寄生二极管D3和D4导通后，产生的电流控制电容C1的充电和放电，电容C1上产生周期性变化的电压；N1的衬底和N1的栅极连接，N1上流过的电流由电容C1两端的电压控制。忆阻器电路的阻值可以等效为电路的输入电压和N1上流过的电流之间的比值。本发明专利技术中忆阻器电路仅由MOS晶体管和电容两种无源分立器件构成，工作时不需要额外的偏置电压，拥有较高的工作频率和较宽的工作电压范围，结构简单，利于集成。利于集成。利于集成。

【技术实现步骤摘要】
一种新型无源浮地型忆阻器电路


[0001]本专利技术属于新型器件领域，具体涉及一种新型无源浮地型忆阻器电路。

技术介绍

[0002]如今的大数据时代，传统计算机中访问速度和CPU处理速度之间的差距逐渐增大，功耗墙、存储墙等问题愈发严重。忆阻器具有低功耗、非易失性等特点，为发展信息存储和处理融合的新型计算机体系框架、突破冯
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诺依曼架构瓶颈提供了可行的路线。蔡少棠教授早在1971年提出了忆阻器的概念，并在2013年总结出了忆阻器的三条判断依据。然而，利用MOSFET搭建电路构成的忆阻器大部分为有源器件，其余的无源忆阻器电路存在工作频率低、工作电压范围窄、需要单端接地等缺点。因此寻找新的忆阻器无源电路尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的：提出种新型无源浮地型忆阻器电路。
[0004]为实现本专利技术，采用的技术方案是：一种新型无源浮地型忆阻器电路，整体电路由2个PMOS晶体管(P1、P2)、1个NMOS晶体管(N1)和1个电容(C1)构成。其中，P1的源极和P2的栅极、N1的源、漏极中任意一端连接，并和一个电源端口v1连接；P1的漏极和P2的漏极、N1的栅极连接，并和电容器C1的一端连接；P2的源极和P1的栅极、电容器C1的另一端、N1的源、漏极中的另一端连接，并和另一个电源端口v2连接；N1的衬底和它的栅极连接。
[0005]当忆阻器电路的两端通入正弦电压信号时，P1、P2、P1的寄生二极管D1、P2的寄生二极管D2、N1的寄生二极管D3和D4分别导通，产生的电流控制电容C1的充电和放电，电容C1上产生周期性变化的电压；N1的衬底和N1的栅极连接，N1上流过的电流由电容C1两端的电压控制；N1的宽长之比大于P1、P2的宽长之比，忆阻器电路上的电流可以等效为N1上流过的电流；电路两端的输入电压和电路上的电流呈非线性关系，表现忆阻器的阻变特性。所述的忆阻器电路仅由MOS晶体管和电容两种无源分立器件构成，工作时不需要额外的偏置电压，拥有较高的工作频率和较宽的工作电压范围，结构简单，方便集成。
[0006]本专利技术的有益效果：1. 本专利技术使用2个PMOS晶体管、1个NMOS晶体管和1个电容实现忆阻器电路，不需要使用除MOS晶体管和电容之外的无源分立器件，结构设计简单。2. 本专利技术属于二端浮地型器件，工作时不需要额外的偏置电压。3. 本专利技术具有较高的工作频率、较宽的工作电压范围。
[0007]图1是本专利技术一种新型无源浮地型忆阻器电路的整体电路图。
[0008]图2是本专利技术电路在输入正弦波时的正半周期回路。
[0009]图3是本专利技术电路在输入正弦波时的负半周期回路。
[0010]图4是本专利技术电路电容C1=30 pF，电路通入频率f=100 kHz、幅值为1 V的正弦波时输入电压和输入电流之间的伏安曲线图。
[0011]图5是本专利技术电路电容C1=100 fF，电路通入频率f=10 MHz、幅值为1 V的正弦波时输入电压和输入电流之间的伏安曲线图。
[0012]图6是本专利技术电路电容C1=5 fF，电路通入频率f=100 MHz、幅值为1 V的正弦波时输入电压和输入电流之间的伏安曲线图。
[0013]图7是本专利技术电路电容C1=1 nF，电路通入脉冲宽度2 us、周期20 us、高电平1 V 、低电平0 V的脉冲电压时的输入电压和输入电流的曲线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型无源浮地型忆阻器电路，忆阻器电路特点在于：整体电路由2个PMOS晶体管(P1、P2)、1个NMOS晶体管(N1)和1个电容(C1)构成。其中，P1的源极和P2的栅极、N1的源、漏极中的一端连接，并和一个电源端口v1连接；P1的漏极和P2的漏极、N1的栅极连接，并和电容器C1的一端连接；P2的源极和P1的栅极、电容器C1的另一端、N1的源、漏极中的另一端连接，并和另一个电源端口v2连接；N1的衬底和它的栅极连接。当忆阻器电路的两端通入正弦电压信号时，P1、P2、P1的寄生二极管D1、P2的寄生二极管D2、N1的寄生二极管D3和D4分别导通，产生的电流控制电容C1的充电和放电，电容C1上产生周期性变化的电压；N1上流过的电流由电容C1两端的电压控制；N1的宽长之比大于P1、P2的宽长之比，忆阻器电路上的电流可以等效为N1上的电流；电路两端的输入电压和电路上的电流呈非线性关系，表现忆阻器的阻变特性。所述电路构成的忆阻器属于二端浮地型元件，仅由MOS晶体管和电容两种无源分立器件构成，工作时不需要额外的偏置电压，拥有较高的工作频率和较宽的工作电压范围，整体结构简单，方便集成。2.根据权利要求1所述的一种新型无源浮地型忆阻器电路，电路的特点在于：电路的正半周期回路包括PMOS晶体管P1、P2的寄生二极管D2、NMOS晶体管N1、N1的寄生二极管D4和电容C1。当电路处于正半周期时，A点的电势首先不断升高，当A点和B点之间的电势差满足P1的导通条件后，P1导通，P1上产生的电流流入电容C1，电容C1充电，电容C1上的电压不断升高；之后A点的电势不断下降，当A点的电势低于C点的电势时，电容C1不再充电，电容C1通过P1向端口v1放电；当A点和B点之间的电势差不满足P1的导通条件时，P1关断；当C点和B点之间的电势差满足P2的寄生二极管D2、N1的寄生二极管D4的导通条件后，电容C1通过D2和D...

【专利技术属性】
技术研发人员：施阁，吴世恩，林如斌，王晨宇，黄玉清，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：