忆阻器模型电路设计及其在混沌电路中的应用研究

发布时间：2017-10-02 19:26

  本文关键词：忆阻器模型电路设计及其在混沌电路中的应用研究

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【摘要】：忆阻器是继电阻、电容和电感之后的第四种基本电子元件,自2008年,惠普实验室成功实现其实物器件以来,因其独特的记忆功能和纳米级尺寸特性,在非易失性存储器、人工神经网络和电路设计等众多领域巨大的潜在应用价值,吸引了广大国内外学者对其进行研究。采用纳米技术实现忆阻器存在技术难度大、成本高等系列问题,因此当前忆阻器实物器件还只存在于实验室中,距离其走出实验室实现商品化还需一段时间,这给研究忆阻器电学特性及其相关应用造成了相当大的困难,因此设计具有忆阻器电学特性的模拟等效电路对分析和研究忆阻器及其相关应用具有重要意义。忆阻器其阻值会随输入激励信号的变化而产生改变,是一种典型的非线性无源器件,因此是设计混沌和超混沌电路的理想元件。忆阻器混沌电路以其体积小、功耗低等优势将广泛应用于混沌芯片集成和混沌保密通信等众多领域。本文的主要工作重点集中在荷控忆阻器模拟等效电路的设计和忆阻器在混沌电路中的应用研究,主要研究如下:(1)根据惠普荷控忆阻器电学特性,设计了一种荷控忆阻器模拟等效电路,经Pspice仿真验证,该等效电路能很好地模拟荷控忆阻器的电学特性,并且提出的等效电路结构简单,硬件实现容易,非常适合在实验环境中分析和研究忆阻器,同时该模拟等效电路能应用于实际忆阻器混沌电路的仿真。(2)提出了一种设计忆阻器混沌电路的新思路,认为可以把忆阻器浮地,当作普通的二端口器件,将其任意地连接到电路中,在蔡氏电路的基础上利用浮地型忆阻器设计了一种五阶忆阻器混沌电路,为验证所设计电路的正确性,设计了一种浮地型忆阻器等效电路并将其应用于所提电路中,仿真结果验证了设计的正确性和可行性。(3)根据惠普荷控忆阻器物理模型,提出了一种描述荷控忆阻器的新型数学模型。利用荷控忆阻器、电感和电容串联设计了一类结构简单的三阶忆阻器混沌电路。采用基本的动力学分析手段研究了系统的动力学特性,利用基本电子元件实现了电路仿真,Pspice仿真结果验证了电路的混沌特性并证实了所设计电路的正确性。
【关键词】：忆阻器 混沌电路 动力学分析 浮地型忆阻器 等效电路
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM132
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.2.1 忆阻器的仿真模型及其等效电路11-12
• 1.2.2 忆阻器混沌电路设计12-13
• 1.3 本文的研究目的及结构安排13-14
• 第2章 混沌系统数值分析方法14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 混沌14-16
• 2.2.1 混沌的定义14-15
• 2.2.2 混沌的特征15
• 2.2.3 混沌的判断方法15-16
• 2.3 数值分析方法16-20
• 2.3.1 Lyapunov指数16-17
• 2.3.2 平衡点及其稳定性17-18
• 2.3.3 分岔图18-19
• 2.3.4 功率谱及庞加莱截面图19-20
• 2.4 混沌电路设计20-24
• 2.4.1 经典混沌电路20-23
• 2.4.2 混沌电路设计方法23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 忆阻器电路模拟器25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 忆阻器概念25-27
• 3.3 惠普忆阻器27-29
• 3.4 忆阻器基本电路理论29-32
• 3.5 忆阻器spice模型32-34
• 3.6 现有忆阻器模拟器分析34-36
• 3.7 采用电路反馈运算放大器实现荷控忆阻器模拟器36-40
• 3.7.1 电路原理图36-38
• 3.7.2 仿真结果38-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第4章 浮地型忆阻器混沌电路的分析与实现41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 浮地型忆阻器构造的混沌系统41-44
• 4.3 系统基本动力学分析44-46
• 4.3.1 对称性与不变性44
• 4.3.2 平衡点及稳定性分析44
• 4.3.3 与参数相关混沌行为44-46
• 4.4 电路仿真46-48
• 4.4.1 浮地型忆阻器模拟等效电路46-47
• 4.4.2 仿真结果47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 最简荷控型忆阻器混沌电路的设计及实现49-58
• 5.1 引言49
• 5.2 电路描述49-51
• 5.3 系统基本动力学分析51-55
• 5.3.1 平衡点及稳定性分析51-52
• 5.3.2 随参数变化动力学分析52-54
• 5.3.3 频谱图和庞加莱截面图分析54-55
• 5.4 电路仿真55-57
• 5.4.1 硬件实现55-56
• 5.4.2 仿真结果56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 附录A个人简历66-67
• 附录B攻读硕士学位期间撰写的论文67

【二级参考文献】

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1 王军，，尧晓华;计算机上的混沌图形[J];计算机应用研究;1994年05期

本文编号：961423