忆阻器及忆阻混沌电路ppt课件
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一种忆阻器混沌电路实现混沌电路是一类非线性电路,具有高度复杂的动态行为。
它可以产生看似随机的、无法预测的电信号,具有广泛的应用领域,如密码学、混沌通信等。
本文将介绍一种基于忆阻器的混沌电路实现方法。
忆阻器是一种特殊的电阻器,它的电阻值取决于过去的电流或电压历史。
与传统的电阻器不同,忆阻器可以记忆之前的状态,这使得它在电路中具有特殊的功能。
在混沌电路中,忆阻器的引入可以增加电路的非线性,从而产生复杂的动态行为。
忆阻器混沌电路的实现主要包括三个部分:忆阻器、放大器和反馈回路。
我们需要选择一个合适的忆阻器。
忆阻器的工作原理是基于磁性材料的磁滞回线特性。
当电流通过忆阻器时,会在磁性材料中产生磁场,导致磁滞回线的形成。
这种磁滞回线的形状会影响忆阻器的电阻值。
因此,通过调节电流或电压的大小和方向,可以改变忆阻器的电阻值。
接下来,我们需要将忆阻器与放大器连接起来。
放大器的作用是放大忆阻器的输出信号,以使其能够驱动其他电子元件。
选择合适的放大器对于实现稳定的混沌电路非常重要。
常用的放大器包括运算放大器和差分放大器。
通过调节放大倍数和偏置电压,我们可以获得理想的放大效果。
我们需要将放大器的输出信号通过反馈回路送回忆阻器。
反馈回路的作用是将电路的输出信号反馈到输入端,形成正反馈。
这种正反馈会增强电路的非线性特性,从而产生混沌行为。
在反馈回路中,我们可以通过调节反馈增益和相位来控制电路的动态行为。
通过以上三个步骤,我们可以成功实现一种基于忆阻器的混沌电路。
这种电路具有复杂的动态行为和随机性质,可以用于产生高质量的随机信号。
此外,该电路还可以应用于密码学领域,用于生成加密密钥或进行加密传输。
同时,它还可以应用于混沌通信领域,用于提高通信系统的抗干扰能力。
忆阻器混沌电路是一种基于忆阻器的非线性电路,具有复杂的动态行为和随机性质。
通过合理选择忆阻器、放大器和反馈回路,我们可以成功实现这种电路。
该电路在密码学和混沌通信等领域具有广泛的应用前景。
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。
忆阻器(Memristor)忆阻器被证实存在按照我们目前的知识,基本的无源电子元件只有3大类,即电阻器、电容器和电感器。
而事实上,无源电路中有4大基本变量,即电流、电压、电荷和磁通量。
早在1971年加州大学伯克利分校的蔡少棠(Leon Chua)教授就提出一种预测:应该有第四个元件的存在。
他在其论文《忆阻器:下落不明的电路元件》提出了一类新型无源元件—记忆电阻器(简称忆阻器)的原始理论架构,推测电路有天然的记忆能力。
忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻。
通过控制电流的变化可改变其阻值,如果把高阻值定义为“1”,低阻值定义为“0”,则这种电阻就可以实现存储数据的功能。
2008年,美国惠普实验室下属的信息和量子系统实验室的研究人员在英国《自然》杂志上发表论文宣称,他们已经证实了电路世界中的第四种基本元件———忆阻器(Memristor)的存在,并成功设计出一个能工作的忆阻器实物模型。
在该系统中,固态电子和离子运输在一个外加偏置电压下是耦合在一起的。
这一发现可帮助解释过去50年来在电子装置中所观察到的明显异常的回滞电流—电压行为的很多例子。
忆阻器器件的最有趣的特征是它可以记忆流经它的电荷数量。
其电阻取决于多少电荷经过了这个器件,即让电荷以一个方向流过,电阻会增加;如果让电荷以反向流动,电阻就会减小。
简单地说,这种器件在任一时刻的电阻是时间的函数———多少电荷向前或向后经目前已经可以通过一些技术途径实现忆阻器,但制约这类新硬件发展的主要问题是电路中的设计。
目前还没有忆阻器的设计模型使其用于电路当中。
有人预测,这种产品5年后才可能投入商业应用。
忆阻器将有可能用来制造非易失性存储设备、即开型PC(个人电脑)、更高能效的计算机和类似人类大脑方式处理与联系信息的模拟式计算机等,甚至可能会通过大大提高晶体管所能达到的功能密度,这将对电子科学的发展历程产生重大影响。
忆阻器基础电子学教科书列出三个基本的被动电路元件:电阻器、电容器和电感器;电路的四大基本变量则是电流、电压、电荷和磁通量。