一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，具體公開了一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路。其技術(shù)方案是：本實用新型電路由憶阻器、差分放大電路、電壓跟隨器三部分組成。利用憶阻器的納米級，滯回特性來減少回差電壓，提高整個電路的靈敏度；利用差分放大電路的參數(shù)對稱性來提高整個電路的共模抑制比和對輸入信號進(jìn)行放大，利用電壓跟隨器來降低輸出電阻，提高整個電路的帶負(fù)載能力。本實用新型電路簡單，靈敏度高，體積小，功耗低，易于集成電路的制造，適用于信號的整形與變換，脈沖幅度鑒別，多諧振蕩器等半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域。
【專利說明】—種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路。適用于信號的整形與變換，脈沖幅度鑒別，多諧振蕩器等半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]施密特觸發(fā)器是一種特殊的觸發(fā)電路，與普通的觸發(fā)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的電壓稱為正向閾值電壓，輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的電壓稱為負(fù)向閾值電壓，正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓，回差電壓的大小用來衡量施密特觸發(fā)器靈敏度的高低。在半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，施密特觸發(fā)器被用于信號的整形與變換，脈沖的鑒幅，還可以與電阻、電容連接，形成多諧振蕩器。
[0003]傳統(tǒng)的施密特觸發(fā)器一般采用運(yùn)算放大器來構(gòu)成，而運(yùn)算放大器的體積較大，功耗高，不易于集成電路的制造。另一方面，由于傳統(tǒng)的施密特觸發(fā)電路回差電壓大，導(dǎo)致其靈敏度低，在實際應(yīng)用中有一定局限性。因此，如何設(shè)計一種高靈敏，低功耗，體積小，易集成的施密特觸發(fā)器是當(dāng)前研究的重點。
[0004]憶阻器是由美國加州大學(xué)的蔡少堂教授在1971年首先提出并預(yù)測其存在的。2008年，惠普實驗室的研究團(tuán)隊成功制造出了憶阻器，從物理上證實了憶阻器的真實存在。憶阻器是繼電阻，電容和電感之后的第四種基本的電路元件，它能夠以非易失性的方式記住流經(jīng)它的電荷總量。作為一種新的非線性無源電子元件，由于其所特有的性質(zhì)，使得憶阻器在模型分析，電子元器件的設(shè)計以及神經(jīng)系統(tǒng)仿真等方面得到了很大的關(guān)注。更重要的是，憶阻器以其記憶，非線性，納米級，滯回曲線等特性為電路理論和電路應(yīng)用提供了一個新的舞臺，它的出現(xiàn)不但使電路元件的類型更加多樣，而且也使得電路的設(shè)計方案有了更多的選擇。
[0005]基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路具有以下兩個優(yōu)勢:(1)體積小，功耗低，易于集成電路的制造；(2)回差電壓小，靈敏度高。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型旨在克服傳統(tǒng)施密特觸發(fā)器電路的缺陷，目的是提供一種高靈敏，低功耗，體積小，易集成的基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決上述問題采取的方案是:一種基于憶阻器的施密特發(fā)器電路，其特征在于:所述電路包括憶阻器、差分放大電路、電壓跟隨器。
[0008]所述憶阻器是用來構(gòu)成反饋回路，憶阻器的伏安特性曲線具有滯回特性，且憶阻器是納米器件，從高阻態(tài)到低阻態(tài)的轉(zhuǎn)變只需要幾納秒，因此憶阻器用于減少整個電路的回差電壓，提高施密特觸發(fā)器的靈敏度。
[0009]進(jìn)一步所述憶阻器M的正極與三極管Q3的發(fā)射極相連，憶阻器M的負(fù)極與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端與參考地相連。
[0010]差分放大電路是具有這樣一種功能的電路，該電路的輸入端是兩個信號的輸入，這兩個信號的差值，為電路的有效輸入信號，電路的輸出是對兩個輸入信號之差的放大，如果存在干擾信號，會對兩個輸入信號產(chǎn)生相同的干擾，通過二者之差，干擾信號的有效輸入為零，這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。所述差分放大電路用于放大信號，提高整個電路的共模抑制比。
[0011]進(jìn)一步所述差分放大電路，三極管Ql的基極與電阻Rl的一端相連，三極管Ql的集電極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與正電源VCC相連，三極管Ql的發(fā)射極與三極管Q2的發(fā)射極相連，三極管Q2的基極與輸入信號Vin相連,輸入信號Vin的另一端與參考地相連，三極管Q2的集電極與電阻R3相連，電阻R3的另一端與正電壓VCC相連，電阻R5的一端與三極管Ql的發(fā)射極相連，電阻R5的另一端與負(fù)電源VEE相連。
[0012]所述電壓跟隨器用于降低輸出電阻，提高整個電路的帶負(fù)載能力。
[0013]進(jìn)一步所述電壓跟隨器，三極管Q3的基極與三極管Q2的集電極相連，三極管Q3的集電極與正電源VCC相連，三極管Q3的發(fā)射極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與負(fù)電源VEE相 連，三極管Q3的發(fā)射極與憶阻器的正極相連。
[0014]上述技術(shù)方案采用憶阻器作為核心器件，利用憶阻器的納米和滯回特性，克服了使用運(yùn)算放大器的傳統(tǒng)施密特觸發(fā)電路體積大，功耗高，不易集成，靈敏度低的缺點。
[0015]總之，本實用新型電路簡單，體積小，易于集成，高靈敏，低功耗，相比較傳統(tǒng)施密特觸發(fā)器更適用于信號的整形與變換，脈沖幅度的鑒別，多諧振蕩器等半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型中基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路原理示意圖。
[0017]圖2為憶阻器的邊界漂移模型示意圖。
[0018]圖3為憶阻器的伏安特性曲線示意圖。
[0019]圖4為輸入信號和輸出信號不意圖。
[0020]圖5為本實用新型中基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路的伏安特性曲線示意圖?！揪唧w實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所給出的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制。
[0022]如圖2所示，所述憶阻器采用邊界漂移模型，D為憶阻器的寬度，W表示憶阻器的摻雜區(qū)域的寬度，寬度W會在電流作用下改變，并受流經(jīng)憶阻器電荷的影響。給憶阻器加正向電壓，寬度W增大，憶阻器的阻值減小；給憶阻器加負(fù)向電壓，憶阻器的阻值寬度W減少，憶阻器的阻值增大。憶阻器的阻值Rm等于摻雜部分的阻值Ron與未摻雜部分的阻值RofT之和，可表不為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路，其特征在于:所述電路包括憶阻器、差分放大電路、電壓跟隨器三部分:所述憶阻器的伏安特性曲線具有滯回特性，用來構(gòu)成反饋回路，減少整個電路的回差電壓；所述差分放大電路用于提高整個電路的共模抑制比和對信號的放大；所述電壓跟隨器用于降低輸出電阻，提高整個電路帶負(fù)載的能力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路，其憶阻器的特征在于，憶阻器M的正極與三極管Q3的發(fā)射極相連，憶阻器M的負(fù)極與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端與參考地相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路，其差分放大電路的特征在于，三極管Ql的基極與電阻Rl的一端相連，三極管Ql的集電極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與正電源VCC相連，三極管Ql的發(fā)射極與三極管Q2的發(fā)射極相連，三極管Q2的基極與輸入信號Vin相連,輸入信號Vin的另一端與參考地相連,三極管Q2的集電極與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與正電源VCC相連，電阻R5的一端與三極管Ql的發(fā)射極相連，電阻R5的另一端與負(fù)電源VEE相連。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于憶阻器的施密特觸發(fā)器電路，其電壓跟隨器的特征在于，三極管Q3的基極與三極管Q2的集電極相連，三極管Q3的集電極與正電源VCC相連，三極管Q3的發(fā)射極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與負(fù)電源VEE相連，三極管Q3的發(fā)射極與憶阻器的正極相連。
【文檔編號】H03K3/02GK203761348SQ201420083315
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】沈大地, 沈軼 申請人:沈大地