مدل پاره خطی (PWL) ممریستور و مثال کاربردی آن
مدل پاره خطی (PWL) ممریستور و مثال کاربردی آن – ایران ترجمه – Irantarjomeh
مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی
مقالات رایگان
قیمت
قیمت این مقاله: 10000 تومان (ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره |
98 |
کد مقاله |
COM98 |
مترجم |
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh |
نام فارسی |
مدل پاره خطی(PWL) ممریستور (Memristor) و مثال کاربردیآن |
نام انگلیسی |
A PWL Model of Memristor and Its Application Example |
تعداد صفحه به فارسی |
12 |
تعداد صفحه به انگلیسی |
10 |
کلمات کلیدی به فارسی |
مدل پاره خطی، ممریستور |
کلمات کلیدی به انگلیسی |
PWL Model , Memristor |
مرجع به فارسی |
دانشگاه علوم و تکنولوژی چین |
مرجع به انگلیسی |
University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) IEEE Explore |
سال |
2009 |
کشور |
چین |
مدل پاره خطی (PWL) ممریستور (Memristor) و مثال کاربردی آن
چکیده
در این مقاله یک مدل پاره خطی (PWL) ممریستور کشف شده جدید پیشنهاد می گردد. یک مدار مرتبه دوم ساده که شامل یک القاگر، یک خازن، یک مقاوم و یک ممریستور است که به عنوان مثالی جهت تشریح کاربرد این مدل عمل می نماید. معادله مدار پس از آن با بهره گیری از شبیه سازی مطلب اعمال می گردد. از این مثال عقیده بر این است که چنین مدلی قابلیت فراهم آوردن نتیجه رضایت بخشی را برای تحلیل مدارهایی که حاوی ممریستورها می باشند را خواهند داشت.
-
مقدمه
با وجود آنکه این سیستم به عنوان عنصر چهارم مدار پاسیو / غیر فعال بوسیله پروفسور لئون از دانشگاه برکلی در سال 1971 مورد شناسایی قرار گرفت، ممریستور در کتابهای آموزشی یا مقاله ها تا اول می 2008 به هنگامی که ژورنال نیچر اقدام به چاپ یک نوع از اکتشافات قابل توجه به وسیله استنلی ویلیامز و تیموی در لابراتور سیستم های کوانتومی واطلاعات HP را نکرده بود چندان معروفیت نیافت. تیم HP در انتهای آوریل 2008 ادعا نمود که ابزاره ممریستورکه به وسیله آنها ساخته شده است از تکنولوژی نانو برخوردار میباشد. به زودی پروفسور لئون چو یک سخنرانی قابل توجهی را در زمینه ممریستور ارائه نمود: عنصر مدار چهارم که در نشست ششمین کنفرانس بین المللی در زمینه ارتباطات، مدارها و سیستم ها (ICCCAS) در 23 می 2008 در شهر زیامن چین برگزار شد. به زودی پس از آن سیستم ممریستور و ممریستیو (MMS) سمپوزیوم ( که بوسیله NSF ، UC Berkeley و UC Merced برگزار شده بود و به ریاست Steve Kang برگزار گردید) در 21 نوامبر در دانشگاه برکلی آغاز بکار کرد. در این سمپوزیوم متخصصین جهانی همانند پروفسور لئون چو از دانشگاه برکلی، دکتر استنلی ویلیامز، فیلکوکس و گرجسیندر از HP حضور داشتند. به علاوه پروفسور رینر ویسر از دانشگاه RWTH Aachen آلمان، پروفسور ماسی میلیانو از دانشگاه ساندیاگو، دکتر بلیز مانته از دانشگاه جرج مانسون ، دکتر پوشکار آپت از SIA ، دکتر جو ولسر از SRC که اقدام به تشریح تئوریکی اهمیت و پتانسیل کاربردی صنعتی متوالی MMS نمودند. این سمپوزیوم توجه رسانه های ارتباطات جمعی بزرگ و سازمان هایی همانند یوتیوپ، AOL، را جلب نموده که اقدام به انتشار ویدیو این رخداد برای مدت مدیدی نمودند. چرخه های آکادمیک و صنعتی این پیش بینی را مشخص ساختند که یک انقلاب جدید در عرصه تکنولوژی اطلاعات به زودی آغاز خواهد شد که در آن هیچ گونه کامپیوتر با زبان بوت دیگر به کار گرفته نخواهد شد و درمقابل حافظه هایی بر مبنای ممریستور به جای حافظه های DRAMs کنونی به کار گرفته خواهند شد. به علاوه تلفنهای سلولی را نیز می توان ماهها بدون شارژ مجدد با استفاده از انرژی ذخیره شده در حافظه ممریستور استفاده نمود و میتوان کامپیوترهایی را همانند مغز انسان با استفاده از تکنیک های شبکه عصبی مبتنی بر ممریستور طراحی کرد. ظهور ممریستر خود نیازمند بازنویسی کتب علمی فیزیک را طلب می نماید چرا که عنصر غیر فعال چهارم می بایست اضافه گردد به گونه ای که دانشجویان قابلیت چنین ابزارهایی را از ابتدای دوره متوسطه تحصیلی داشته باشند. از آنجایی که ممریستور به طور الزامی یک ابزاره متنوع زمانی و غیر خطی می باشد، برای یک دانش آموز سطح متوسطه و حتی دانشجویان ورودی به دانشگاه ها(حتی دانشجویان ترم دوم) درک مکانیزم های عملیاتی این ابزاره جدید مشکل می باشد، بنابراین ما در اینجا مدل PWL ممریستور را پیشنهاد می نماییم که از طریق آن ما قابلیت انجام آنالیز نیمه خطی مدارات شامل ممریستور ها را خواهیم داشت. درنتیجه، اشخاصی که تنها دارای سابقه ابتدایی ODE (معادله دیفرانسیل معمولی) تئوری، را داشته باشند قابلیت درک انچه در چنین مداراتی رخ می دهد را خواهند داشت. از طرف دیگر، این نوع از تحلیل نیمه خطی را میتوان به عنوان یک تقریب مناسب برای تعداد زیادی از MMS های غیر خطی ضعیف در نظر گرفت.
-
معرفی منحنی V-I ممریستور و مدل PWL آن
بر حسب تکنولوژی اخیر، یک ابزاره ممریزستور جدید که به وسیله تکنولوژی نانو ساخته شده است را میتوان از طریق منحنی v-i وابستگی فرکانس (زمان) همانگونه که درشکل 1 نشان داده شده است مشخص نمود. همانگونه که این شکل مشخص میشود، این منحنی همانند یک عدد 8 خمیده میباشد.
شکل 1. منحنی v-i ممریزستور
از طریق تقریب این منحنی با استفاده از یک منحنی PWL شکل اکس که به سمت راست تمایل دارد، ما می توانیم مدل PWL ممریستور که در شکل 2 نشان داده شده است را ترسیم نماییم.
شکل 2. تقریب منحنی v-i ممریزستور.
شکل 3. یک منبع جریان مستقیم حاصل آمده از مدار RLCM.
(1)
معادله 1 را میتوان به عنوان تقریب ارتباط عناصر سازنده اجزای مدار ممریسزتنس M در نظر گرفت.
-
نوسان فشاری در یک مدار مرتبه دوم که حاوی یک ممریستوراست.
شکل 3 نشان دهنده یک مدار RLCM است که از اوسیلاتور شناخته شده Chua از طریق جایگزین نمودن خازن چپ مدار اصلی به وسیله یک منبع جریان سینوسی مستقل i(t) تصحیح و تغییر یافته است، و همچنین به وسیله عنصر غیر خطی دیود Chua به وسیله یک ممریستور. بر حسب این مدار، ما میتوانیم پدیده ای که بر حسب ان شرایط اولیه مدار مشخص می شود را درک نماییم.
ارتباطات سازنده عناصر را میتوان به ترتیب به شرح ذیل نوشت:
با توجه به ارتباطات عناصر سازنده این مولفه (2) الی (5) و KCL، KVL ، معادلات (6) الی (9)، می توان موارد ذیل را حاصل آورد:
حال اجازه دهید تا :
بنابراین ما خواهیم داشت:
هم اکنون ما قابلیت اعمال آنالیز خطی برای هر بخش از منحنی v-i ممریستور را خواهیم داشت چرا که معادله (1) به شکل خطی میباشد و بقیه بخش های منحنی که به وسیله معادله (12) نشان داده شده است قبلا در حالت نگارش نسبت سلبی / مستوی خود بوده است.
در نظر بگیرید که :
و همچنین توجه داشته باشید که i(O)=O ، بر این مبنا ما میتوانیم از دیاگرام این مدار که در شکل 3 نشان داده شده است جهت اجرای شبیه سازی مدار با استفاده از بسته بندی نرم افزاری مطلب استفاده نماییم.
-
نتایج شبیه سازی مدار
نتایج شبیه سازی مطلب بردها یا مدارهای ارائه شده مشخص شدند. شکل موج های معمولی عبارتند از : ولتاژ در امتداد ممریستور vc(t)، جریان متعارف در امتداد h(t) ممریستور و نمای فاز بین vc(t) و h(t) در شکل 4، 5 و6 نشان داده شده اند. توجه داشته باشید که شکل 7 نشان دهنده نتیجه vc(t) می باشد که ازآن ما خواهیم دانست که اعوجاج شکل موج به میزان اندک در زمینه ولتاژ خازنی وجود دارد چرا که طیف فرکانس مرتبه بالایی آن ، مولفه ها، نسبتا اندک هستند. اعوجاج شکل موج از تاثیر غیر خطی ممریستور نشات می گیرد.
-
ملاحظات مربوط به نتیجه گیری
یک مدل تئوریکی تقریبی ابزاره ممریزستور واقعی در این مقاله پیشنهاد شده است. بر مبنای این مدل ، ما می توانیم به طور تقریبی اقدام به اعمال آنالیز مدار نماییم تا انکه نتایج رضایت بخشی را حاصل کنیم. سزاواری های دیدگاه ما به شرح ذیل می باشند:
-
اجرای آسان تر آنالیز مدار در مقایسه با آنالیز دقیق آن. در مورد دومی احتمالا با مشکل حل مجموعه ای از معادلات غیر خطی و متغیر زمانی روبرو می شویم چرا که یک ممریستور حقیقی بسیار پیچیده تر می باشد.
-
نتایج شبیه سازی این مدار غیر خطی ضعیف با راحتی بیشتری درک می شود چرا که نوسان نیرومندی در این مدار نمونه رخ میدهد که ناشی از منبع جریان سینوسی همراه با دامنه نسبتا اندک است. از طرف دیگر، به هنگامی که با مدار غیر خطی قدرتمندی سر و کار داریم که حاوی ممریستورها میباشد، مدل ممریستور دقیق که در مرجع 6 نشان داده شده است را می بایست در نظر گرفت. در حقیقت، برای زمان کنونی، ما اقدام به بررسی تعداد متفاوتی از مدارهای ممریزستور با استفاده از مدل ارائه شده بوسیله پروفسور فرانک ونگ در بخش مرجع 6 نموده ایم.