CN113448271A - 一种机械式荷控忆容器 - Google Patents

一种机械式荷控忆容器 Download PDF

Info

Publication number
CN113448271A
CN113448271A CN202110706746.4A CN202110706746A CN113448271A CN 113448271 A CN113448271 A CN 113448271A CN 202110706746 A CN202110706746 A CN 202110706746A CN 113448271 A CN113448271 A CN 113448271A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
steering engine
module
series
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110706746.4A
Other languages
English (en)
Inventor
金丁豪
刘先昊
刘公致
王光义
王晓媛
任智伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN202110706746.4A priority Critical patent/CN113448271A/zh
Publication of CN113448271A publication Critical patent/CN113448271A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基机械式荷控忆容器，所述机械式荷控忆容器包括串联电容模块、电荷采样模块和舵机控制模块，所述串联电容模块包括串联的定值电容和可控电容，所述电荷采样模块采样定值电容上的电信号，对采样得到的电信号进行处理输出到舵机控制模块，所述舵机控制模块控制可控电容容值变化，实现串联电容模块总容值的调节。本发明技术方案相比现有处于各种仿真阶段的忆容器模型，实现了一种真正物理意义上的忆容器，并且具有调整更灵活，容量更大，真正掉电保持容值的优势，便于进行市场化和商用化。

Description

一种机械式荷控忆容器
技术领域
本申请属于电子材料与器件技术领域，尤其涉及一种机械式荷控忆容器。
背景技术
忆容器是继忆阻器之后的新型非线性器件,其基本特征是具有记忆特性,无需外部激励就可存储信息。在许多领域,包括非易失性存储器、非线性电路、人工神经网络和数字逻辑电路等有着广阔的潜在应用前景。
当前对忆容器的研究仍处于纯电路建模仿真、非线性电路特性及应用基础研究阶段，也有基于新型材料进行仿真设计研究的，由于工艺的局限,忆容器还没有物理实现,而且这些模型还存在容值小，没有掉电记忆功能等不足，离市场化、商用化非常遥远。
发明内容
本申请的目的是提供一种机械式荷控忆容器，用以克服现有的忆容器还没有物理实现这些模型还存在容值小，没有掉电记忆功能的问题，实现一种真正物理意义上的忆容器。
为了实现上述目的，本申请技术方案如下：
一种机械式荷控忆容器，所述机械式荷控忆容器包括串联电容模块、电荷采样模块和舵机控制模块，所述串联电容模块包括串联的定值电容和可调电容，所述电荷采样模块采样定值电容上的电信号，对采样得到的电信号进行处理，输出到舵机控制模块，所述舵机控制模块控制可调电容容值变化，实现串联电容模块总容值的调节。
进一步的，所述电荷采样模块包括差分放大电路和电压抬升电路；差分放大电路输入端与串联电容模块电连接，输出端与电压抬升电路输入端电连接；电压抬升电路输出端与舵机控制模块电连接。
进一步的，所述舵机控制模块，包括微处理器和舵机；所述微处理器接收电荷采样模块的输出信号，控制所述舵机转动；所述舵机转动带动可调电容动作，调节可调电容的容值，舵机与串联电容模块传动连接。
本申请技术方案与现有的忆容器相比，忆容器的容值可以根据需要做到更大，通过程序调节更为灵活，掉电后机械装置会停留在原来位置，保证电容值不变，使其更加接近一个实际的忆容器，便于投入实际应用且利于其市场化、商用化。
附图说明
图1为本申请机械式荷控忆容器电路结构框图；
图2为本申请实施例微处理器外围电路示意图；
图3为本申请实施例差分放大电路示意图；
图4为本申请实施例电压抬升电路示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在电子材料与器件技术领域中，忆容器原理可用如下公式表述：
Figure BDA0003131595680000021
Figure BDA0003131595680000022
根据上述可知，忆容器的电容值C∑由定值电容Cfix和受电荷控制的可调电容Cadj构成，其计算公式如上，电荷对应到采样电容上的电压。
本申请基于以上原理，提出的一种机械式荷控忆容器，其电路框图如图1所示，所述机械式荷控忆容器包括串联电容模块、电荷采样模块和舵机控制模块，所述串联电容模块包括串联的定值电容Cfix和可调电容Cadj，所述电荷采样模块采样定值电容Cfix上的电信号，对采样得到的电信号进行处理得到流经串联电容模块的电荷总量，输出到舵机控制模块，所述舵机控制模块控制可调电容Cadj容值变化，实现串联电容模块总容值的调节。
如图1所示，本实施例串联电容模块包括串联的定值电容Cfix和可调电容Cadj，定值电容Cfix同时也作为采样电容，采样定值电容Cfix上面的电压(可换算成等效电荷)，经过电荷采样模块后，其信号等效为流过串联电容模块的电荷。
电荷采样模块输出的信号送到舵机控制模块，舵机控制模块控制可调电容容值变化，实现串联电容模块总容值的调节。
所述舵机控制模块包括微处理器和舵机，所述微处理器接收电荷采样模块的输出信号，控制所述舵机转动，所述舵机转动带动可调电容Cadj动作，调节可调电容Cadj的容值。
本实施例可调电容Cadj为旋转式可调电容，本实施例舵机转动，同时带动滑动触点转动，实现可调电容Cadj的容值调节。从而完成对电路总电容的控制和调节，模拟出荷控忆容器的功能。忆容器电容为
Figure BDA0003131595680000031
可调电容值在0--Cadj之间变化，因此模拟出的忆容器的最小容值Cmin等于0，最大容值Cmax等于
Figure BDA0003131595680000032
等效忆容器的值在0至
Figure BDA0003131595680000033
范围内变化。
本实施例微处理器选用STM32F103，其功能强大，资源丰富，并且内嵌了众多硬件外设，如12位的模数转换器，DMA控制器，相机接口，LCD控制接口，系统管理单元，8个16位定时器，2个I2C接口，3个USART接口等等。本申请微处理器及其外围电路如图2所示。除本实施例外，亦可采用STM32F2系列、STM32F4系列、STM32F7系列等其他拥有相似功能的微处理器。
本申请电荷采样模块包括差分放大电路和电压抬升电路，然后输出至舵机控制模块。
经过放大抬升电路处理后，最终输出电压满足微处理器A/D转换要求。
本申请的机械式荷控忆容器工作原理如下：上电后，微处理器对ADC通道PA1引脚和PWM通道PA8引脚进行初始化，ADC通道PA1引脚输入电荷采样模块输出的电压信号，将该值对应到可调电容值，换算出PWM信号占空比，然后输出PWM信号，从而控制舵机转动，改变忆容器电容值。
本申请的机械式荷控忆容器，通过实验测试，具有理想忆容器必须的特性，具体测试结果如下：
1、伏安特性测试。
在忆容器两端接入正弦信号(电压1.5V，频率1Hz)，测试发现其电压电荷滞回曲线呈现出忆容器特有的形状。符合理想忆容器的电路特性。
以上所述实施例仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种机械式荷控忆容器，其特征在于，所述机械式荷控忆容器包括串联电容模块、电荷采样模块和舵机控制模块，所述串联电容模块包括串联的定值电容和可调电容，所述电荷采样模块采样定值电容上的电信号，对采样得到的电信号进行处理，输出到舵机控制模块，所述舵机控制模块控制可调电容容值变化，实现串联电容模块总容值的调节。
2.根据权利要求1所述的一种机械式荷控忆容器，其特征在于，所述电荷采样模块包括差分放大电路和电压抬升电路；差分放大电路输入端与串联电容模块电连接，输出端与电压抬升电路输入端电连接；电压抬升电路输出端与舵机控制模块电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种机械式荷控忆容器，其特征在于，所述舵机控制模块，包括微处理器和舵机；所述微处理器接收电荷采样模块的输出信号，控制所述舵机转动；所述舵机转动带动可调电容动作，调节可调电容的容值，舵机与串联电容模块传动连接。
CN202110706746.4A 2021-06-24 2021-06-24 一种机械式荷控忆容器 Pending CN113448271A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110706746.4A CN113448271A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种机械式荷控忆容器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110706746.4A CN113448271A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种机械式荷控忆容器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113448271A true CN113448271A (zh) 2021-09-28

Family

ID=77812579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110706746.4A Pending CN113448271A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种机械式荷控忆容器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113448271A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110199814A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Meade Roy E Cross-Point Memory Cells, Non-Volatile Memory Arrays, Methods of Reading a Memory Cell, Methods of Programming a Memory Cell, Methods of Writing to and Reading from a Memory Cell, and Computer Systems
CN103559328A (zh) * 2013-07-02 2014-02-05 华南理工大学 一种忆容器的实现电路及其实现方法
CN204331729U (zh) * 2014-12-09 2015-05-13 广西大学 忆容器的实现电路
JP2018049887A (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 株式会社東芝 メムキャパシタ、ニューロ素子およびニューラルネットワーク装置
CN111327286A (zh) * 2020-03-05 2020-06-23 杭州电子科技大学 一种基于硬件积分控制的机械式荷控忆阻器
CN111487899A (zh) * 2020-03-05 2020-08-04 杭州电子科技大学 一种机械式荷控忆阻器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110199814A1 (en) * 2010-02-15 2011-08-18 Meade Roy E Cross-Point Memory Cells, Non-Volatile Memory Arrays, Methods of Reading a Memory Cell, Methods of Programming a Memory Cell, Methods of Writing to and Reading from a Memory Cell, and Computer Systems
CN103559328A (zh) * 2013-07-02 2014-02-05 华南理工大学 一种忆容器的实现电路及其实现方法
CN204331729U (zh) * 2014-12-09 2015-05-13 广西大学 忆容器的实现电路
JP2018049887A (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 株式会社東芝 メムキャパシタ、ニューロ素子およびニューラルネットワーク装置
CN111327286A (zh) * 2020-03-05 2020-06-23 杭州电子科技大学 一种基于硬件积分控制的机械式荷控忆阻器
CN111487899A (zh) * 2020-03-05 2020-08-04 杭州电子科技大学 一种机械式荷控忆阻器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10248829B2 (en) Fingerprint detection circuit and method, electronic device
CN106208755B (zh) 具有负载电阻器仿真的电流模式控制调节器
CN109816096A (zh) 一种基于忆阻器的感知器神经网络电路及其调节方法
CN112651495B (zh) 一种面向情绪自稳态调节和联想记忆的神经网络电路
CN105573391A (zh) 太阳阵模拟器的开路电压控制电路及其开路电压控制方法
CN109245532A (zh) 一种升降压变换器的分数阶滑模控制方法
CN103384152B (zh) 模数转换器、模数转换方法及集成电路芯片
CN113448271A (zh) 一种机械式荷控忆容器
CN111487899B (zh) 一种机械式荷控忆阻器
CN111327286B (zh) 一种基于硬件积分控制的机械式荷控忆阻器
CN110350828A (zh) 马达参数追踪方法及系统
CN108321773B (zh) 检测电路及应用其的电子装置
Nguyen et al. A novel Li-ion battery charger using multi-mode LDO configuration based on 350 nm HV-CMOS
CN114640247A (zh) 一种全周期的电感电流采样电路
CN111328452A (zh) 用于d类放大器的负载电流感测电路
CN102436772B (zh) 一种单片机控制的电压频率转换器及装有此模块的实验箱
CN106788428B (zh) 用于流水线模数转换器的调节电路及流水线模数转换器
CN108733129A (zh) 一种基于改进型负载电流复制结构的ldo
CN209055869U (zh) 一种线性稳压电路
CN203747761U (zh) 自动增益调节电路
CN206258759U (zh) 电压稳定输出装置
CN114696790B (zh) 一种应用于模拟滤波器工作频率自适应的控制字产生电路
CN205102964U (zh) 多通道便携式软组织界面测力系统
CN216672859U (zh) 一种开关电源电路和便携式电子装置
CN108496291A (zh) 法拉电容充电电路及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210928

RJ01 Rejection of invention patent application after publication