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【6h】

基于Matlab的忆阻器图形用户界面设计

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摘要

在基础电子学教科书中列出了三个基本的无源电路元件:电阻器、电容器和电感器。而在1971年,蔡少棠教授预测了第四个电路基本元件的存在,即忆阻器,且在37年之后的2008年惠普科研小组第一次给出了忆阻器的实物模型,证实了忆阻器的存在。作为第四种基本电路元件,忆阻器有着不同于其它三种传统电路元件的独特性能,它的成功研制将推动整个电路理论的变革。
　　忆阻器是一种纳米级的能够记忆自身电阻的一种新型电路元件,其纳米级的尺寸,出色的存储能力,低功耗,高耐久性的特点使其在非易失性存储器、大规模集成电路和人工神经网络等方面具有非常大的应用潜能。但忆阻器作为一种新型的电路元件,尚处于研究阶段,在目前还没有一种准确而统一的内部转换机制。并且人们发现对于不同制作材料与制作工艺所制造出的忆阻器物理模型,其所表现出的特性,除去他们共同拥有的记忆性与非易失性等基本特性之外,其他的特性都大多互不相同。因此,研究人员要获得一个忆阻器的实物模型并不是一件简单的事情,同样的对于初学忆阻器的人员来说,忆阻器的特性也不能被直观的观测到。在现阶段的研究中,人们都只能依靠创建能够近似的表现忆阻器实物特性的理论模型来替代忆阻器实物。为此,本文在对忆阻器基本理论与特性研究的基础上,基于Matlab开发了忆阻器模型的图形用户界面。本文的主要工作包括:
　　①介绍了忆阻器的理论基础与特性,以及四类主要的忆阻器理论模型,并以惠普忆阻器模型为基础,从理论上推导了其各变量间的关系。
　　②基于Matlab设计了一种能直观展示忆阻器特性的图形用户接口,同时模拟了基于忆阻器的图像存储。该图形用户界面具有三大功能:1)给定输入电压,用户能直观方便地演示出忆阻器的电流-电压磁滞现象,内部状态变量的变化情况等;2)用户可以方便地改变输入电压及忆阻器的各种参数,观察并分析输出结果的变化情况:这为人们更直观地了解忆阻器提供了一个有效地方法;3)在给定参数的情况下,系统可以实现基于忆阻器的图片存储。

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