利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021106705364
申请人: 武汉科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于分数阶忆阻器阵列的加权求和电路,其特征在于所述加权求和电路中:i表示分数阶忆阻器(102)组成的阵列(101)中的行数,1≤ i ≤M,j表示分数阶忆阻器(102)组成的阵列(101)中的列数,1≤ j≤N;

所述加权求和电路是由一个M×N分数阶忆阻器(102)组成的阵列(101)和N个电流采样电路(103)构成;

第1行电压输入端子r1通过连接线与N个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM0分别连接,……,第i行电压输入端子ri通过连接线与N个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM0分别连接,……,第M行电压输入端子rM通过连接线与N个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM0分别连接;

第1列电压输入端子c1通过连接线与M个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM1分别连接,……,第j列电压输入端子cj通过连接线与M个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM1分别连接,……,第N列电压输入端子cN通过连接线与M个分数阶忆阻器(102)各自对应的端子RM1分别连接;

第1行第1列的电压输入端子A11通过连接线与第1行第1列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接,……;第i行第1列的电压输入端子Ai1通过连接线与第i行第1列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接,……;第M行第1列的电压输入端子AM1通过连接线与第M行第1列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接;

……;

第1行第N列的电压输入端子A1N通过连接线与第1行第N列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接,……,第i行第N列的电压输入端子AiN通过连接线与第i行第N列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接,……,第M行第N列的电压输入端子AMN通过连接线与第M行第N列的分数阶忆阻器(102)端子RM2连接;

所述电流采样电路(103)由第一电阻(201)、运算放大器(202)、第三电阻(203)、第二电阻(204)和采样电阻(205)组成;电流采样电路(103)的输入端Ij与采样电阻(205)的端子Rc1和第一电阻(201)的端子R11分别连接;第一电阻(201)的端子R12与运算放大器(202)的端子V+连接,第三电阻(203)的端子R31与运算放大器(202)的端子V‑和第二电阻(204)的端子R22分别连接,采样电阻(205)的端子Rc2、第二电阻(204)的端子R21分别与GND连接;电流采样电路(103)的输出端Voutj分别与运算放大器(202)的端子Vo和第三电阻(203)的端子R32连接;

所述M×N分数阶忆阻器(102)组成的阵列(101)中第j列电压输入端子cj与第j个电流采样电路(103)的输入端Ij连接。

2.一种基于分数阶忆阻器阵列的加权求和电路的使用方法,其特征在于所述使用方法是:步骤一、阻值调整

在第1行第1列的电压输入端子A11与GND之间施加一个第1行第1列的阶次控制信号U11,……,在第i行第j列的电压输入端子Aij与GND之间施加一个第i行第j列的阶次控制信号Uij,……,在第M行第N列的电压输入端子AMN与GND之间施加一个第M行第N列的阶次控制信号UMN;以改变每个分数阶忆阻器(102)的阶次;

第1行电压输入端子r1与GND之间施加第1行的正电压脉冲信号Ur1,……,第i行电压输入端子ri与GND之间施加第i行的正电压脉冲信号Uri,……,第M行电压输入端子rM与GND之间施加第M行的正电压脉冲信号UrM;第1行的正电压脉冲信号Ur1、……、第i行的正电压脉冲信号Uri、……、第M行的正电压脉冲信号UrM均相同;

第1列电压输入端子c1与GND之间施加第1列的正电压脉冲信号Uc1,……,第j列的电压输入端子cj与GND之间施加第j列的正电压脉冲信号Ucj,……,第N列电压输入端子cN与GND之间施加第N列的正电压脉冲信号UcN,使每个分数阶忆阻器(102)的阻值为目标阻值;第1列的正电压脉冲信号Uc1、……、第j列的正电压脉冲信号Ucj、……、第N列的正电压脉冲信号UcN均相同;

第i行的正电压脉冲信号Uri的脉冲宽度tri和第j列的正电压脉冲信号Ucj的脉冲宽度tcj相同,第i行的正电压脉冲信号Uri的幅值Ari和第j列的正电压脉冲信号Ucj的幅值Acj不同;

第i行第j列分数阶忆阻器(102)的目标阻值:

(1)

式(1)中:

Rmij表示第i行第j列分数阶忆阻器(102)的目标阻值,

Rin表示分数阶忆阻器(102)的初始阻值,

Ron表示分数阶忆阻器(102)阻值的变化下限,

Roff表示分数阶忆阻器(102)阻值的变化上限,

αij表示第i行第j列分数阶忆阻器(102)的分数阶阶次,所述第i行第j列分数阶忆阻器(102)的分数阶阶次等于第i行第j列的电压输入端子Aij与GND之间施加一个第i行第j列的阶次控制信号Uij的电压值,k表示分数阶忆阻器(102)材料的常量,

tri表示第i行的正电压脉冲信号Uri的脉冲宽度,

Ari表示第i行电压输入端子ri与GND之间施加第i行的正电压脉冲信号Uri的幅值,Acj表示第j列电压输入端子cj与GND之间施加第j列的正电压脉冲信号Ucj的幅值;

步骤二、加权求和

在第1行第1列的电压输入端子A11与GND之间施加另一个第1行第1列的阶次控制信号,……,在第i行第j列的电压输入端子Aij与GND之间施加另一个第i行第j列的阶次控制信号,……,在第M行第N列的电压输入端子AMN与GND之间施加另一个第M行第N列的阶次控制信号 ,使得每个分数阶忆阻器(102)的阶次相同;第1行第1列的阶次控制信号 、……、第i行第j列的阶次控制信号 、……、第M行第N列的阶次控制信号 的幅值均为1.6V;

第1行电压输入端子r1与GND之间施加另一个第1行的正电压脉冲信号 ,……,第i行电压输入端子ri与GND之间施加另一个第i行的正电压脉冲信号 ,……,第M行电压输入端子rM与GND之间施加另一个第M行的正电压脉冲信号 ;第1行的正电压脉冲信号 、……、第i行的正电压脉冲信号 、……、第M行的正电压脉冲信号 均相同,第1行的正电压脉冲信号 、……、第i行的正电压脉冲信号 、……、第M行的正电压脉冲信号 的电压脉冲宽度均为1µs;

第j个电流采样电路(103)的输出电压:

(2)

式(2)中:

Uoutj表示第j个电流采样电路(103)输出端Voutj的电压,表示第i行电压输入端子ri与GND之间施加另一个第i行的正电压脉冲信号 的幅值,Rmij表示第i行第j列分数阶忆阻器(102)的目标阻值,

R2表示第二电阻(204)的阻值,

R3表示第三电阻(203)的阻值,

Rc表示采样电阻(205)的阻值,

所述加权求和电路中第j列加权求和的结果为:

(3)

式(3)中:

R2表示第二电阻(204)的阻值,

R3表示第三电阻(203)的阻值,

Rc表示采样电阻(205)的阻值,

Uoutj表示第j个电流采样电路(103)输出端Voutj的输出电压;

将式(2)带入式(3),所述加权求和电路中第j列加权求和的结果为:(4)

式(4)中:

表示第i行电压输入端子ri与GND之间施加另一个第i行的正电压脉冲信号 的幅值,Rmij表示第i行第j列分数阶忆阻器(102)的目标阻值。