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一、项目背景

1976年，Leon Chua和Sung Mo Kang，依据电压、电流、电荷和磁链四个变量之间的关系，提出除了电阻、电感、电容外还存在第四种电路元器件，并命名为忆阻器。直到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元器件，关于忆阻器的研究才引起学者广泛的重视。它是一种具有记忆特性的二端口无源非线性动态元器件，忆阻器的忆阻值非定值，而是取决于自通电以来流经忆阻器的电荷量和磁链量，而电荷量与磁链量又分别是流经忆阻器的电流积分和忆阻器两端的电压积分，故忆阻器具有“记忆”特性，可以记忆流经其的电路信息，并且断电后能保持信息不变，信息以忆阻值的形式保存在忆阻器内。根据忆阻器应用于记忆元件的潜在价值，忆阻器可以用于振荡器电路、逻辑运算电路、随机存取存储器、可编程模拟电路、神经元电路等，具有广阔的应用前景。因忆阻器尚未在市场中广泛推广，故许多研究者采用数学仿真或搭建等效模拟器的方式，模拟忆阻器的电路特性，以进一步推广忆阻器的潜在应用。在纳米级忆阻器组成的大规模集成电路中，紧密排列的忆阻器元件之间的耦合现象不可忽视，但是现有的忆阻器模拟器很少有涉及忆阻器之间的耦合现象。对耦合现象的研究正是研究忆阻器应用的动态和稳态特性的重要前提，该研究也能更好地推广忆阻器和其应用的相关研究。为了便于研究耦合型忆阻器的特性，设计简单、实用的耦合型忆阻器模拟器电路十分必要。

二、成果内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本成果提供一种耦合系数可调的磁链耦合型忆阻器模拟电路，通过反向加法电路在两个磁链控制型忆阻器模拟器之间建立耦合关系，使两个忆阻器模拟器共同工作、相互耦合。

技术方案：一种耦合系数可调的磁链耦合型忆阻器模拟电路，包括两个结构相同的忆阻器模拟器和耦合电阻，所述忆阻器模拟器为磁链控制型忆阻器模拟器，所述耦合电阻为电位可连续平滑调节的滑动变阻器；每个忆阻器模拟器包括两个悬浮型接口和至少一个耦合接口，通过耦合接口接入与另一个忆阻器模拟器的等效磁链信号平方值成正比的变量。

三、经济效益

有益效果：本成果提供的耦合系数可调的磁链耦合型忆阻器模拟电路，通过调节每个忆阻器模拟器中的耦合电阻即可实现两个忆阻器模拟器耦合强度的平滑调节，从而控制每个忆阻器模拟器的忆导值。本发明可以用于在硬件上模拟纳米级忆阻器元件的动态控制特性，分析忆阻器之间的耦合关系和耦合强度对设计新型纳米级忆阻器集成电路及功能电路的影响，利用忆阻器之间的耦合关系开发新型电路，具体如下：

1、本电路在接入电路时无“一端必须接地”限制，可灵活地与其他电路器件连接；

2、本发明可以模拟磁链控制型忆阻器的耦合关系，便于对耦合忆阻器动态、稳态特性进行大量的实验研究，以便于验证与耦合忆阻器电路有关的理论分析；

3、本发明可以十分方便地拓展成多耦合忆阻器模拟器，以便于研究多个忆阻器之间耦合的物理特性；

4、本发明易于硬件电路实现，可在一定条件下替代真实耦合忆阻器完成物理实验测试，便于利用忆阻器耦合关系开发新的应用电路；本发明通过反向加法电路在两个磁链控制型忆阻器模拟器之间建立耦合关系，两个忆阻模拟器共同工作、相互耦合。