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基于耦合忆容模拟器的多谐振荡电路 （中国矿业大学信息与电气工程学院 徐州 221116） 摘要：提出一种磁通耦合双忆容器模拟电路，并从理论上推导出其忆容值与磁通之间的数学关系。在此基础上，进行了基于耦合忆容模拟器的双非门多谐振荡器及其动态特性研究。因耦合作用的影响，此多谐振荡电路呈现出有别于传统双非门振荡器的输出特性。为了证明忆容模拟器与多谐振荡电路的可行性，搭建硬件实验电路并进行了测试，实验结果理论分析。 关键词：耦合行为忆容特性忆容模拟器多谐振荡 theoretical analysis. Based on that, the two-astable-oscillators circuit based on coupling memcapacitors simulator and its dynamic characteristics are studied. Due to the coupling effect, this two-astable-oscillators circuit is different from the traditional one in the output characteristics, which can be used to driving the power electronic converter and signal testing. In order to verify the feasibility of the coupling memcapacitors and its astable oscillation circuit, the hardware experiment circuit is built and tested, and the experimental results are consistent with the simulation results which confirm the theoretical analysis correctness. Key words: coupling behavior; memcapacitance characteristic; memcapacitor simulation; astable oscillation 引言 2008年，惠普实验室成功研制出基于二氧化钛薄膜的纳米级忆阻器件[1]。2009年蔡少棠等人又在忆阻器的基础上推测出忆容器和忆感器的存在[2]。忆容器是一种具有记忆特性的容性电子元件，其表征的是电荷积分和磁通的关系[3]。因尚无商用的忆容器件，目前对忆容器的研究多采用仿真或等效电路模型[4][5]，但多存在一端必须接地的限制[6][7]。已有论文介绍关于忆容器的并联、串联[8]以及基于忆容器非线性电路的混沌行为[][9][10][11]，但对双忆容器的耦合行为的研究基金项目：国家自然科学青年基金项目 Project Supported by National Natural Science Foundation of China 较少。耦合是大规模纳米级忆容器集成电路中不可忽视的一种物理现象，研究耦合型忆容器的动态和稳态特征对优化和推广忆容器及其应用电路具有重要意义。为了便于研究耦合型忆容模拟器特性，设计简单、实用的耦合型忆容器模拟电路是十分必要的。 磁通控制型忆容器电荷-电压关系可以表示为[1]， () 其中，Cm—忆容器忆容值；vc(t)—端电压；qc(t)—忆容器两端的电荷。 传统的双非门多谐振荡电路利用一个交叉耦合反馈网络、一个没有外部触发信号的延时电容和具有阈值开关特性的非门可稳定输出连续的方波信号。不像单稳态振荡器或双稳态振荡器需要一个外部的触发脉冲，自激多谐振荡器不需要外部的触发脉冲，可以产生稳定的自激振荡[1]。目前少有忆容器多谐振荡的研究本文研究了由1对耦合忆容模拟器、4个非门和4个电阻组成的基于耦合忆容模拟器的多谐振荡电路，每个忆容模拟器由6个有源芯片构成[]，并经由加法电路形成等效耦合关系。本文基于文献[1]设计了一种无接地限制的忆容模拟器，设计了磁通耦合双忆容器模拟电路，并基于此耦合忆容器研究了双非门多谐振荡电路的动态特性。 1 磁通控制型耦合忆容模拟器 本文设计的独立忆容模拟电路包含6个有源器件：4个跨导运算放大器（AD844）、1个模拟乘法器（AD633）和1个运算放大器（TL084）。忆容模拟电路同时由7个电阻和2个电容元件及辅助有源器件完成运算工作。将两个忆容模拟器电路中的耦合接口通过一定的方式连接，即可形成磁通控制型