工程论文哪里有？作为第四种基本无源电路元件，忆阻器以其纳米级的尺寸，非线性、非易失性和硬开关性在数字系统、集成电路、图像处理和生物神经突触上发挥着重要的作用。
第一章 绪论
1.2.1 忆阻器的研究现状
1971年，Chua[1]根据电路理论的完备性提出了忆阻器的概念，他指出电压、电流、电荷以及磁通作为电学理论中4个基本的变量，两两组合总共有6种数学关系，但是目前只有5种被用在了现代电路中，根据电路变量具有的完备性和对称性，推断出在电阻、电容和电感之外应该还有一种元件用来表示磁通量与电荷之间的对应关系，他把这种元件命名为“忆阻器”。但是由于没有对应的器件存在，忆阻器在当时并没有引起人们的关注，仅仅被当做了猜想，其模型也一直以理论的方式存在。直到2008年，HP实验室的Williams等人[3]采用纳米级TiO2材料实现了具有忆阻器性能的物理器件，忆阻器才开始被人们广泛关注。
随着HP忆阻器物理器件的制备成功，学术界对一些新型的忆阻材料和机理的研究也纷纷展开。2008年，Pershin等人[17]证明了半导体或半金属结实际上是一个忆阻系统，并可通过电子自旋扩散和松弛过程来驱动系统达到平衡。2009年，王晓斌等人[18]证明了自旋电子忆阻器在纳米级的存在。同年，Wey等人[19]通过数学分析和仿真，证明了具有线性掺杂漂移的TiO2忆阻器在幅度调制(AM)电路中的可行性。2010年，Joshua等人[20]将基于TiOx和TaO x金属氧化物制成的忆阻器与类似的器件结构进行比较，观察到后者明显具有更好的耐久性。目前研究出的忆阻器机理大致可分为价态转变机制(VCM)[21]、热化学机制(TCM)[22]、纯电子效应[23]、导电丝忆阻机制[24]和电化学金属化机制(ECM)(如金属氧化物TiO2 [19]、TaO x [20]、HfO 2 [25]和ZnO [26]等，硫系化合物 Ag2S [27]，固态电解质材料SrTiO3 [28]等)。
第三章 基于二值忆阻器的负三值编码器和译码器电路
3.1 负三值编码器电路的设计与仿真
为了区分不同的事物，并将其中的每个事物用一个代码表示，这就是编码的含义。在三值逻辑电路中，信号是以高、低电平和一个中间电平的形式给出的，三值编码器的逻辑功能是将输入的三个电平信号转换成一个对应的三进制代码。本节在负三值数字逻辑门电路的基础上，根据负三值编码器的逻辑功能，设计出了负三值3线-1线编码器和9线-2线编码器。通过对电路进行分析和仿真，验证了两种负三值编码器电路的编码功能，为后续设计更复杂的负三值编码器电路奠定了基础。
3.1.1 负三值3线-1线编码器电路的设计与仿真
在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出会发生混乱。对于一位负三值编码器，其输入为X2-X0三个电平信号，根据编码器工作原理，任何时刻只能对其中的一个信号进行编码（本文取该信号为中间电平“-1”），即输出是一位负三值代码Y。
第四章 基于二值忆阻器的负三值数字时序逻辑电路
4.1 负三值SR锁存器的设计与仿真
在二值电路中，SR锁存器是各种触发器电路的基本构成部分，它既有能够自行保持的稳定状态，又有可以根据输入信号置成的“0”或“1”状态。而在负三值电路中，需要用三个输入信号S2-S0来控制负三值SR锁存器的三种输出状态“-2”、“-1”和“0”，其中，“0”和“-2”互补，“-1”的互补状态为其本身。通过设置负三值SR锁存器三位输出来表示负三值信号的“-2”、“-1”和“0”，可列出如表4.1所示的负三值SR锁存器真值表，且当三位输出信号(Q2，Q1，Q0)为(-2，0，0)、(0，-2，0)和(0，0，-2)时，分别代表负三值中的“-2”、“-1”和“0”，用Q表示，其余几种状态均不能用来表示负三值，称其为不定状态，用“×”表示。
4.2 负三值触发器的设计与仿真
在锁存器电路中，增加一个除了置“-2”、“-1”和“0”输入端以外的触发信号输入端，即可构成触发器电路。由于信号的输入方式以及触发器状态随信号变化的规律不同，触发器在逻辑功能上又可分为SR触发器、D触发器、JKL触发器和T触发器等几种类型。本文主要介绍由电平触发的负三值触发器电路，包括负三值SR触发器、D触发器、JKL触发器和T触发器电路。只有当触发信号变为有效电平“-2”后，负三值触发器才会按照输入信号的不同将输出置成相应的状态。
4.2.1 负三值SR触发器的设计与仿真
参考二值SR触发器和SR锁存器电路之间的关系，将其扩展到负三值电路中，可列出如表4.2所示的负三值SR触发器的真值表。同时，基于上节所介绍的负三值SR锁存器电路，结合用触发信号控制的三个负三值“或非”门组成的输入控制电路，搭建了如图4.3(a)所示的负三值SR触发器电路原理图，并将其封装得到图4.3(b)所示的封装模型。图中CP为触发信号，取值为“-2”或者“0”，当CP来到“-2”时，负三值SR触发器才能接收输入信号，并按照输入信号将电路的输出置成相应的状态。，当CP来到“0”时，负三值SR触发器保存的是触发信号为“0”以前的瞬时状态。
第五章 总结与展望
作为第四种基本无源电路元件，忆阻器以其纳米级的尺寸，非线性、非易失性和硬开关性在数字系统、集成电路、图像处理和生物神经突触上发挥着重要的作用。而在数字逻辑电路中，二值电路的研究及应用已经非常成熟，基于忆阻器设计的二值数字逻辑电路也非常广泛。相较于二值逻辑，多值逻辑可以在更少信号的情况下，携带更多的信息量，具有增加数据处理速度、降低硬件复杂度以及提高大规模集成电路的封装密度等优点。同时，将忆阻器应用到多值数字逻辑电路中，可以减少电路的尺寸、降低电路的功耗。因此，作为最简单的多值逻辑，三值忆阻数字逻辑电路的研究具有重大的意义。本文的主要成果及创新点如下：
（1）利用二值Knowm忆阻器设计了负三值数字逻辑门电路，并在LTSpice上仿真验证了各电路的有效性。
（2）基于数字逻辑门电路设计了数字组合逻辑电路中最常见的编码器和译码器电路，具体包括负三值3线-1线编码器、9线-2线编码器、1线-3线译码器和2线-9线译码器电路，并将2线-9线译码器电路应用到显示译码器中，完成了在七段数码管中显示输入信号代表的十进制数字的功能。
（3）将常见的二值锁存器和触发器的电路扩展到负三值中，设计了数字时序逻辑电路的基础——负三值SR锁存器电路。在此基础上，设计了与二值相对应的负三值SR触发器、D触发器、JKL触发器和T触发器电路，并得到了与电路分析相一致的LTSpice仿真结果。
参考文献（略）
