本發(fā)明屬于電路設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種憶阻器模型的電路仿真器實現(xiàn)，具體涉及一種六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的等效模擬電路。

背景技術(shù)：

1、數(shù)字化時代對海量數(shù)據(jù)處理與存儲的需求與日俱增，而基于cmos工藝的傳統(tǒng)存儲技術(shù)已經(jīng)接近發(fā)展的極限。要制造數(shù)據(jù)處理速度更快、功耗更低的存儲器，需要一種有別于cmos存儲機理的新型存儲介質(zhì)。第四類基本電路元件憶阻器具有諸多與存儲器件相契合的優(yōu)良特性，包括納米尺寸、低功耗、可集成型、可與cmos工藝相兼等，更重要的是，與傳統(tǒng)動態(tài)隨機存取存儲器(dram)不同，憶阻器具有非易失特性，即便是掉電情況存儲的信息也不會丟失，這使憶阻器具備了成為下一代存儲器件的巨大潛力。優(yōu)良的存儲器件要求具有多值存儲能力，目前大多數(shù)具有多值存儲能力的多平衡點憶阻器多停留在理論建模階段，可行且具備實際應(yīng)用價值的的電路模型與物理模型尚未被提出研究，無法滿足實際需求。

2、六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器于18年被韓國學(xué)者zubaer?i.mannan在經(jīng)典蔡氏結(jié)型憶阻器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進提出，具有四個穩(wěn)定的平衡點和四個憶阻值，是一個四值憶阻器，因其直流伏安特性曲線(dc?v-i圖)是一個具有六翼的結(jié)型曲線，因此被稱為六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器。但已有的六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器等效電路模型極為復(fù)雜，不具備實際應(yīng)用價值。

3、基于上述背景，探索和實現(xiàn)一種具有多穩(wěn)定平衡點的六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的模擬電路對于憶阻存儲器的研究和應(yīng)用具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)上的不足，本發(fā)明提出了一種六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的等效模擬電路。本發(fā)明實現(xiàn)的六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器等效模擬電路結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，成本低廉，具有在集成電路上大規(guī)模應(yīng)用的潛力，可用于四值存儲器和四值類腦邏輯運算功能，在存儲器和邏輯電路領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。該憶阻器作為非易失性存儲器，能夠替代傳統(tǒng)的閃存和傳統(tǒng)動態(tài)隨機存取存儲器，為存儲提供更高的容量和更低的功耗。此外，得益于其四個穩(wěn)定平衡點特征，六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器能夠在四個穩(wěn)定狀態(tài)之間切換，這使得憶阻器具備成為基于單向自旋霍爾磁阻的多態(tài)存儲器件的潛力。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的等效模擬電路，包括六個運算放大器、兩個乘法器、二十四個電阻、四個直流供電電壓源、兩個電容及正弦交流電壓源；且六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的理論模型如下：

4、

5、其中，i,v,x分別為憶阻器的電流、兩端的電壓和狀態(tài)變量。

6、進一步的，六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器的等效模擬電路由狀態(tài)變量產(chǎn)生電路和依賴狀態(tài)的歐姆定律電路共同構(gòu)成；其中，狀態(tài)變量產(chǎn)生電路由三個二輸入反相求和運算電路、一個多輸入反相求和運算電路和一個同相積分運算電路組成，依賴狀態(tài)的歐姆定律電路由兩個乘法器電路、一個歐姆定律電路組成。

7、所述正弦交流電壓源vm的正極接第三運算放大器u1c的第十引腳，正弦交流電壓源vm的負極接地。第一電阻r1的一端接第四運算放大器u2a第二引腳，第一電阻r1的另一端接第二運算放大器u1的第七引腳。第二電阻r2的一端接6v直流電源，第二電阻r2的另一端接第四運算放大器u2a的第二引腳。第三電阻r3的一端接第四運算放大器u2a的第二引腳，第三電阻r3的另一端接第四運算放大器u2a的第一引腳。第四電阻r4的一端接地，第四電阻r4的另一端接第四運算放大器u2a的第三引腳。第五電阻r5的一端接第五運算放大器u2b的第六引腳，第五電阻r5的另一端接第二運算放大器u1b的第七引腳。第六電阻r6的一端接第五運算放大器u2b的第六引腳，第六電阻r6的另一端接5v直流電源。第七電阻r7的一端接第五運算放大器u2b的第六引腳，第七電阻r7的另一端接第五運算放大器u2b的第七引腳。第八電阻r8的一端接地，第八電阻r8的另一端接第五運算放大器u2b的第五引腳。第九電阻r9的一端接第六運算放大器u2c的第九引腳，第九電阻r9的另一端接第二運算放大器u1b的第七引腳。第十電阻r10的一端接第六運算放大器u2c的第九引腳，第十電阻r10的另一端接7v直流電源。第十一電阻r11的一端接第六運算放大器u2c的第九引腳，第十一電阻r11的另一端接第六運算放大器u2c的第八引腳。第十二電阻r12的一端接第六運算放大器u2c的第十引腳，第十二電阻r12的另一端接地。第十三電阻r13的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十三電阻r13的另一端接第四運算放大器u2a的第一引腳。第十四電阻r14的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十四電阻r14的另一端接第五運算放大器u2b的第七引腳。第十五電阻r15的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十五電阻r15的另一端接第六運算放大器u2c的第八引腳。第十六電阻r16的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十六電阻r16的另一端接第三運算放大器u1c的第八引腳。第十七電阻r17的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十七電阻r17的另一端接11v直流電源。第十八電阻r18的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十八電阻r18的另一端接第二運算放大器u1b的第七引腳。第十九電阻r19的一端接第一運算放大器u1a的第二引腳，第十九電阻r19的另一端接第一運算放大器u1a的第一引腳。第二十電阻r20的一端接第一運算放大器u1a的第三引腳，第二十電阻r20的另一端接地。第二十一電阻r21的一端接第一運算放大器u1a的第一引腳，第二十一電阻r21的另一端接第二運算放大器u1b的第五引腳。第二十二電阻r22的一端接第二運算放大器u1b的第六引腳，第二十二電阻r22的另一端接地。第二十三電阻r23的一端接第二運算放大器u1b的第六引腳，第二十三電阻r23的另一端接第二運算放大器u1b的第七引腳。第二十四電阻r24的一端接第三運算放大器u1c的第十引腳，第二十四電阻r24的另一端接第二乘法器u4的w端口。第一電容c1的一端接第二運算放大器u1b的第五引腳，第一電容c1的另一端接地。第二電容c2的一端接第二運算放大器u1b的第六引腳，第二電容c2的另一端接第二運算放大器u1b的第七引腳。第三運算放大器u1c的第九引腳接第三運算放大器u1c的第八引腳。第一乘法器u3的輸入端口x1接第二運算放大器u1b的第七引腳，第一乘法器u3的輸入端口y2接第二運算放大器u1b的第七引腳，第一乘法器u3的輸入端口x2，y1接地，第一乘法器u3的z端口接地。第二乘法器u4的輸入端口x1接第一乘法器u3的w端口，第二乘法器u4的輸入端口y1接第三運算放大器u1c的第八引腳，第二乘法器u4的輸入端口x2，y2接地，第二乘法器u4的z端口接第三運算放大器u1c的第八引腳。直流供電電壓源vcc和vdd為第一運算放大器u1a，第二運算放大器u1b，第三運算放大器u1c，第一乘法器u3和第二乘法器u4提供直流供電。直流供電電壓源vee和vff為第四運算放大器u2a，第五運算放大器u2b，第六運算放大器u2c提供直流供電。

8、其中，va1為第四運算放大器u2a的輸出電壓；va2為第五運算放大器u2b的輸出電壓；va3為第六運算放大器u2c的輸出電壓；vb為第一運算放大器u1a的輸出電壓；vc為第二運算放大器u1b的輸出電壓；vd為第二乘法器u4的輸出電壓；ve為第三運算放大器u1c的輸出電壓。

9、進一步的，運算放大器選用tl084，乘法器選用ad633an。

10、本發(fā)明有益效果如下：

11、本發(fā)明實現(xiàn)的六翼蔡氏結(jié)型局部有源憶阻器等效模擬電路具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、測試方便、易于集成等特點。它僅用四個集成芯片和一些外圍無源器件構(gòu)建電路，實現(xiàn)了復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型到簡單電路模型的轉(zhuǎn)換。優(yōu)良的存儲器件要求具有多值存儲能力，目前大多數(shù)具有多值存儲能力的多平衡點憶阻器多停留在理論建模階段，可行且具備實際應(yīng)用價值的的電路模型與物理模型尚未被提出研究，無法滿足實際需求。六翼蔡氏結(jié)型憶阻器具有更多的穩(wěn)定平衡點(四個)，通過脈沖激勵易于實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)的自由切換，適合低功耗多值存儲器的設(shè)計和非易失性狀態(tài)邏輯運算功能的實現(xiàn)，但該憶阻器的簡單且具有實際應(yīng)用價值的電路模型尚未被提出。本發(fā)明提出六翼蔡氏結(jié)型的局部有源憶阻器的等效模擬電路，僅使用兩個乘法器和六個運算放大器和二十四個電阻、兩個電容和四個直流供電電源，結(jié)構(gòu)簡單成本低廉，易于實現(xiàn)。該六翼蔡氏結(jié)型憶阻器等效模擬電路具有在集成電路上大規(guī)模應(yīng)用的潛力，在存儲器和邏輯電路領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。同時該憶阻器等效模擬電路得益于其擁有四個穩(wěn)定平衡點的特征，具備成為基于單向自旋霍爾磁阻的多態(tài)存儲器件的潛力。