第 43 卷第 6 期电 子 科 技 大 学 学 报Vol.43No.6
2014年11月 JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina Nov.2014
忆感等效电路的特性分析与实验验证
史致远
1
,王春丽
2
,包伯成
2
,冯霏
2
(1. 中国电信江苏公司云计算中心南京 210017;2. 常州大学信息科学与工程学院江苏 常州 213164)
【摘要】忆感器是从忆阻器概念推演出来的一个新的具有记忆功能的非线性电路元件。基于忆感近似等效电路模型,采
用一个有源磁控忆阻器实现等效电路中的忆阻器,建立了忆感近似等效电路的状态方程组;借助MATLAB数学工具软件,进
行了等效忆感器特性的数值仿真分析。结果表明,等效忆感器的韦安关系呈现典型的紧磁滞回线特性,且依赖于外加电压激
励频率。通过有源磁控忆阻器的等效电路进行了忆感近似等效电路的实验验证,实验测量结果和数值仿真结果基本一致,说
明了忆感近似等效电路模型的正确性。
关键词 等效电路; 实验; 韦安关系; 忆感器; 仿真
中图分类号 TM5 文献标志码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.009
Characteristic Analysis and Experimental Verification for
Meminductor Equivalent Circuit
SHIZhi-yuan
1
,WANGChun-li
2
,BAOBo-cheng
2
,andFENGFei
2
(1.CloudComputingGroup,JiangsuBranch,ChinaTelecom Nanjing 210017;
2.SchoolofInformationScienceandEngineering,ChangzhouUniversity ChangzhouJiangsu 213164)
Abstract Meminductor,extendedfromthenotionofmemristor,isanovelnonlinearcircuitelementwith
memoryfunction.Basedonthemodelofmeminductorapproximateequivalentcircuitandbyutilizinganactive
flux-controlledmemristortorealizethememristorintheequivalentcircuit,astateequationsetofthememinductor
approximateequivalentcircuitisestablished.WiththehelpofMATLABmathematicaltoolsoftware,theproperties
oftheequivalentmeminductorareanalyzednumerically.Theresultsindicatethattheflux-currentrelationsofthe
equivalentmeminductortypicallybehaveasapinchedhysteresisloopcharacteristicsanddependonthefrequencies
ofappliedvoltagestimulus.Byusingtheequivalentcircuitofactiveflux-controlledmemristor,theexperimental
verificationformeminductorapproximateequivalentcircuitisperformed.Theexperimentalmeasurementresults
agreeessentiallywithnumericalsimulationresults,whichillustratethatthemodelofmeminductorapproximate
equivalentcircuitiseffective.
Key words equivalentcircuit; experimental; flux-currentrelation; meminductor; simulation
收稿日期:20130925;修回日期:20140923
基金项目:国家自然科学基金(51277017);江苏省自然科学基金(BK2012583)
作者简介:史致远(1983),男,博士,主要从事SDN与云计算应用、非线性电路与系统等方面的研究.
自忆阻器在物理上可实现
[1]
后,关于忆阻器与
忆阻电路的研究在全方位迅速地延伸开来,如纳米
忆阻器及其相关器件的物理实现
[1-2]
、忆阻器建模与
基本电路特性分析
[3-4]
、忆阻电路设计与忆阻电路动
力学分析
[5-6]
,以及忆阻在计算机等领域中的应用研
究
[7]
等。
除了在忆阻器这一记忆元件上不断开展研究工
作外,文献[8]从理论上提出了忆容器和忆感器两个
新的记忆元件,推演了3个电路元件的伏安(voltage-
current)、库伏(charge-voltage)和韦安(flux-current)本
构关系表达式,并分别描述了忆阻系统、忆容系统
和忆感系统的基本特性。忆容器和忆感器目前尚属
于理论上新提出的、暂无物理实现的记忆元件,已
有的研究成果仅局限于电路建模和等效电路仿真分
析等
[9-12]
。因此,关于忆容器和忆感器等记忆元件的
数学建模、电路建模、基本电路分析及其应用电路
设计等理论基础尚很薄弱,尤其缺乏这类记忆元件
或者含这类记忆元件电路的电路制作和实验验证。
文献[9]提出了采用一个忆阻电路模拟忆感器的近似
等效电路。本文将基于该忆感近似等效电路模型,
采用一个电路易等效实现的光滑三次型有源磁控忆
阻器替换文献[9]中的数字忆阻电路,开展忆感元件
的特性分析,并通过忆阻器的等效电路进行忆感近
似等效电路的电路仿真和实验验证等研究。