TiO2憶阻器建模、串并聯(lián)規(guī)律及在二維碼信息加密中的應(yīng)用研究.pdf

1、在上個(gè)世紀(jì)70年代，L O Chua預(yù)測(cè)存在第四種描述電荷和磁通關(guān)系的基本電路元件憶阻器（即記憶電阻）。2008年，惠普實(shí)驗(yàn)室在《Nature》報(bào)道了TiO2憶阻器的發(fā)現(xiàn)，從而證實(shí)了憶阻器的存在。憶阻器是一種具有記憶性的非線性電阻，它在非線性電路、超大規(guī)模集成電路、非遺失性存儲(chǔ)器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有著誘人的潛在應(yīng)用前景。在憶阻器尚未商用化和工程應(yīng)用化的背景下，本文研究了憶阻器的等效模型、基本的串并聯(lián)等效網(wǎng)絡(luò)及其電路特性，探索了憶阻器在

2、混沌系統(tǒng)及混沌密碼中的應(yīng)用，基于憶阻器混沌序列設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種二維碼信息加密系統(tǒng)，為憶阻器在信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一種應(yīng)用實(shí)例。本文所做的研究和創(chuàng)新點(diǎn)主要有：
　　(1)研究了TiO2憶阻器的建模。對(duì)憶阻器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，研究了憶阻器的端口特性，設(shè)計(jì)了兩個(gè)憶阻器等效電路模型。一是根據(jù)憶阻器的數(shù)學(xué)模型，在Simulink中設(shè)計(jì)了一個(gè)TiO2憶阻器非線性漂移的等效電路模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性；二是將憶阻器連續(xù)的數(shù)學(xué)模型離

3、散化后得到了一個(gè)離散化數(shù)學(xué)模型，基于憶阻器離散化數(shù)學(xué)模型和數(shù)字電位器，建立了一個(gè)離散的憶阻器模型，該模型利用數(shù)字電位器的非易失性實(shí)現(xiàn)了憶阻器的非易失性，不僅符合憶阻器的滯回伏安特性，重要的是具有實(shí)際TiO2憶阻器的記憶性。制作了離散化模型的實(shí)現(xiàn)電路，進(jìn)行了電路模型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明該模型有著與HP實(shí)驗(yàn)室TiO2憶阻器相一致的特性。
　　(2)研究了憶阻器的串并聯(lián)電路規(guī)律。在建立憶阻器模型的基礎(chǔ)上，對(duì)憶阻器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析推導(dǎo)，得

4、出了憶阻器串聯(lián)和并聯(lián)的等效憶阻（即憶阻器的等效電阻值）及其電路特性。對(duì)憶阻器的串并聯(lián)等效電路進(jìn)行了電路仿真和實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，憶阻器串并聯(lián)規(guī)律的理論模型分析、仿真驗(yàn)證和實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試完全一致。
　　(3)憶阻器混沌及其數(shù)字化。對(duì)憶阻器概念進(jìn)行推廣，給出了一種廣義記憶元件的概念，研究了廣義記憶元件構(gòu)成的混沌系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，包括混沌系統(tǒng)的分叉圖和Lyapunov指數(shù)等。研究了憶阻器混沌的數(shù)字化方法，獲得了混