申请/专利权人：南京邮电大学通达学院

申请日：2019-05-31

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN110210118B

主分类号：G06F30/367

分类号：G06F30/367

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.10.08#实质审查的生效;2019.09.06#公开

摘要：本发明涉及一种基于双极性晶体管的忆阻器，克服了现有采用有源电路芯片、所设计忆阻器模型结构复杂、成本高的缺点，采用全新设计结构，通过两个晶体管、两个二极管、四个电阻及两个电容组成忆阻器，具有结构简单、易实现、成本低、便于电路参数调整的优点，为科研人员研究忆阻器电路的生产和应用提供便利。

主权项：1.一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：包括晶体管Q1、晶体管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；其中，二极管D1的正极分别对接电阻R4的其中一端、二极管D2的负极，同时二极管D1的正极作为忆阻器的其中一外接端，二极管D1的负极分别对接电阻R1的其中一端、晶体管Q1的集电极，电阻R1的另一端分别对接晶体管Q1的基极、电容C1的其中一端，电容C1的另一端分别对接电阻R3的其中一端、电容C2的其中一端，同时，电容C1的另一端作为忆阻器的另一外接端；电阻R4的另一端、晶体管Q1的发射极、电阻R3的另一端、晶体管Q2的发射极四者相对接，电容C2的另一端分别对接晶体管Q2的基极、电阻R2的其中一端，电阻R2的另一端分别对接二极管D2的正极、晶体管Q2的集电极；晶体管Q1为NPN型晶体管，所述晶体管Q2为PNP型晶体管，电容C1的电容值与所述电容C2的电容值相等。

全文数据：一种基于双极性晶体管的忆阻器技术领域本发明涉及一种基于双极性晶体管的忆阻器，属于忆阻器技术领域。背景技术忆阻器作为第四种新的电路元件，已被证实具有物理可实现性，然而因为技术实现难度大、整体造价高，忆阻器件在短时间内无法达到商用，目前研究人员还不能从市场上方便地获取到该器件用于各项科等研究。王将等在《电子元件与材料》2018年9期上刊出“一种浮地磁控忆阻模拟器设计与特性分析”一文，采用通用有源电路芯片设计了一种浮地忆阻电路模拟器，主要由TL084、AD844、AD633及电阻、电容组成，电路相对来说存在成本高、结构复杂的问题。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种基于双极性晶体管的忆阻器，拥有简洁、便捷、稳定的优点，使得科研研究人员可以更好的展开对忆阻器特性、以及应用电路的研究。本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于双极性晶体管的忆阻器，包括晶体管Q1、晶体管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；其中，二极管D1的正极分别对接电阻R4的其中一端、二极管D2的负极，同时二极管D1的正极作为忆阻器的其中一外接端，二极管D1的负极分别对接电阻R1的其中一端、晶体管Q1的集电极，电阻R1的另一端分别对接晶体管Q1的基极、电容C1的其中一端，电容C1的另一端分别对接电阻R3的其中一端、电容C2的其中一端，同时，电容C1的另一端作为忆阻器的另一外接端；电阻R4的另一端、晶体管Q1的发射极、电阻R3的另一端、晶体管Q2的发射极四者相对接，电容C2的另一端分别对接晶体管Q2的基极、电阻R2的其中一端，电阻R2的另一端分别对接二极管D2的正极、晶体管Q2的集电极。作为本发明的一种优选技术方案：所述晶体管Q1为NPN型晶体管，所述晶体管Q2为PNP型晶体管。作为本发明的一种优选技术方案：所述晶体管Q1为9013型号晶体管，所述晶体管Q2为9015型号晶体管。作为本发明的一种优选技术方案：所述电阻R1的阻值与所述电阻R2的阻值相等，所述电阻R3的阻值不大于所述电阻R4阻值的十分之一。作为本发明的一种优选技术方案：所述电容C1的电容值与所述电容C2的电容值相等。作为本发明的一种优选技术方案：所述二极管D1、二极管D2均为1N4184二极管。本发明所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计基于双极性晶体管的忆阻器，克服了现有采用有源电路芯片、所设计忆阻器模型结构复杂、成本高的缺点，采用全新设计结构，通过两个晶体管、两个二极管、四个电阻及两个电容组成忆阻器，具有结构简单、易实现、成本低、便于电路参数调整的优点，为科研人员研究忆阻器电路的生产和应用提供便利。附图说明图1是本发明设计基于双极性晶体管的忆阻器的示意图；图2是本发明设计基于双极性晶体管的忆阻器的Multisim仿真电路示意图；图3a至图3d是本发明设计忆阻器在两电容值均为470nF时、不同频率下的紧磁滞回线示意图；图4a至图4d是本发明设计忆阻器在两电容值均为200nF时、不同频率下的紧磁滞回线示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。本发明设计了一种基于双极性晶体管的忆阻器，如图1所示，实际应用当中，具体包括晶体管Q1、晶体管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2。其中，二极管D1的正极分别对接电阻R4的其中一端、二极管D2的负极，同时二极管D1的正极作为忆阻器的其中一外接端，二极管D1的负极分别对接电阻R1的其中一端、晶体管Q1的集电极，电阻R1的另一端分别对接晶体管Q1的基极、电容C1的其中一端，电容C1的另一端分别对接电阻R3的其中一端、电容C2的其中一端，同时，电容C1的另一端作为忆阻器的另一外接端。电阻R4的另一端、晶体管Q1的发射极、电阻R3的另一端、晶体管Q2的发射极四者相对接，电容C2的另一端分别对接晶体管Q2的基极、电阻R2的其中一端，电阻R2的另一端分别对接二极管D2的正极、晶体管Q2的集电极。将上述所设计基于双极性晶体管的忆阻器，应用于实际当中，晶体管Q1选择为9013型号的NPN型晶体管，晶体管Q2选择9015型号的PNP型晶体管；设计电阻R1的阻值与电阻R2的阻值相等，以及电阻R3的阻值不大于电阻R4阻值的十分之一；同时设定电容C1的电容值与电容C2的电容值相等；并且对于其中的二极管D1、二极管D2，均设计应用1N4184二极管。并且在实际应用当中，通过Multisim仿真实验针对所设计基于双极性晶体管的忆阻器，进一步验证其作用，如图2所示，基于上述对其中各硬件型号、特性的实际设定，以及具体化设定R1＝R2＝2kΩ，R4＝150Ω、C1＝C2＝470nF，则上述所设计忆阻器实际应用中，双极性周期信号采用正弦电压，u＝Umsin2πft，其中，Um表示幅度，f表示频率，Um＝10V，然后分别按如下两种情形进行仿真实验。当两电容值均为470nF时，f分别为800Hz、1kHz、2kHz、5kHz进行仿真实验，不同频率下的紧磁滞回线图如图3a至图3d所示。当两电容值均为200nF时，f分别为1kHz、3kHz、5kHz、10kHz进行仿真实验，不同频率下的紧磁滞回线图如图4a至图4d所示。根据上述仿真实验结果，可以清晰的看出随着频率增大，紧磁滞回线旁瓣面积逐渐变小,即表示本发明所设计基于双极性晶体管的忆阻器，满足广义忆阻器的三大特性。上述技术方案所设计基于双极性晶体管的忆阻器，克服了现有采用有源电路芯片、所设计忆阻器模型结构复杂、成本高的缺点，采用全新设计结构，通过两个晶体管、两个二极管、四个电阻及两个电容组成忆阻器，具有结构简单、易实现、成本低、便于电路参数调整的优点，为科研人员研究忆阻器电路的生产和应用提供便利，另外此发明获得了南京邮电大学通达学院院级科研项目资助项目批准号：XK006XZ18004。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

权利要求：1.一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：包括晶体管Q1、晶体管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；其中，二极管D1的正极分别对接电阻R4的其中一端、二极管D2的负极，同时二极管D1的正极作为忆阻器的其中一外接端，二极管D1的负极分别对接电阻R1的其中一端、晶体管Q1的集电极，电阻R1的另一端分别对接晶体管Q1的基极、电容C1的其中一端，电容C1的另一端分别对接电阻R3的其中一端、电容C2的其中一端，同时，电容C1的另一端作为忆阻器的另一外接端；电阻R4的另一端、晶体管Q1的发射极、电阻R3的另一端、晶体管Q2的发射极四者相对接，电容C2的另一端分别对接晶体管Q2的基极、电阻R2的其中一端，电阻R2的另一端分别对接二极管D2的正极、晶体管Q2的集电极。2.根据权利要求1所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：所述晶体管Q1为NPN型晶体管，所述晶体管Q2为PNP型晶体管。3.根据权利要求2所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：所述晶体管Q1为9013型号晶体管，所述晶体管Q2为9015型号晶体管。4.根据权利要求1所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：所述电阻R1的阻值与所述电阻R2的阻值相等，所述电阻R3的阻值不大于所述电阻R4阻值的十分之一。5.根据权利要求1所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：所述电容C1的电容值与所述电容C2的电容值相等。6.根据权利要求1所述一种基于双极性晶体管的忆阻器，其特征在于：所述二极管D1、二极管D2均为1N4184二极管。

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