Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Mem-Elements Emulator Design With Experimental Validation and Its Application

Creators

  • 1. Indian Institute of Technology Dhanbad
  • 2. Brno University of Technology
  • 3. Czech Technical University in Prague
  • 4. King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang

Description

An emulator circuit of Memristor, Memcapacitor, and Meminductor commonly termed as mem-elements has been demonstrated in this article. The circuit has been realized using the technique of current mode, which provides better performance over voltage mode counterparts. The current mode analog building blocks, along with a few passive components, have been used in the presented circuit implementation. The fingerprint characteristics have been observed in both simulation and experimental results, validating the theoretical analysis. The robustness of the presented design has been supported by performing different types of analysis like process corner, temperature, and non-volatility behavior. The mem-elements emulator design has been simulated using 0.18 μm TSMC process parameter, and ±1.2 V power supply has been used. The commercial ICs AD844 and CA3080 are used for the experimental demonstration of the proposed mem-elements design by making a prototype on a breadboard. A layout area of 4829 μm 2 , 8098 μm 2 , and 8061 μm 2 respectively is required for the Memristor, Memcapacitor, and meminductor circuit. The power consumed by the mem-elements circuit is also provided. A chaotic has been implemented using mem-elements to show the usefulness of the emulator design.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم توضيح دائرة محاكي Memristor و Memcapacitor و Meminductor التي يطلق عليها عادةً عناصر الذاكرة في هذه المقالة. تم تحقيق الدائرة باستخدام تقنية الوضع الحالي، والتي توفر أداءً أفضل على نظرائه في وضع الجهد. تم استخدام لبنات البناء التناظرية للوضع الحالي، إلى جانب بعض المكونات السلبية، في تنفيذ الدائرة المقدمة. وقد لوحظت خصائص بصمات الأصابع في كل من نتائج المحاكاة والنتائج التجريبية، مما أدى إلى التحقق من صحة التحليل النظري. تم دعم متانة التصميم المقدم من خلال إجراء أنواع مختلفة من التحليل مثل زاوية العملية ودرجة الحرارة وسلوك عدم التقلب. تمت محاكاة تصميم محاكي عناصر الذاكرة باستخدام معلمة معالجة TSMC 0.18 ميكرومتر، وتم استخدام مصدر طاقة ±1.2 فولت. يتم استخدام ICs AD844 و CA3080 التجارية للعرض التجريبي لتصميم عناصر الذاكرة المقترحة من خلال عمل نموذج أولي على لوح الخبز. مطلوب مساحة تخطيط 4829 ميكرومتر 2 و 8098 ميكرومتر 2 و 8061 ميكرومتر 2 على التوالي لدائرة Memristor و Memcapacitor و meminductor. كما يتم توفير الطاقة التي تستهلكها دائرة عناصر الذاكرة. تم تنفيذ فوضى باستخدام عناصر الذاكرة لإظهار فائدة تصميم المحاكي.

Translated Description (French)

Un circuit émulateur de Memristor, Memcapacitor et Meminductor communément appelé mem-elements a été démontré dans cet article. Le circuit a été réalisé en utilisant la technique du mode courant, qui fournit de meilleures performances par rapport aux homologues du mode tension. Les blocs de construction analogiques en mode courant, ainsi que quelques composants passifs, ont été utilisés dans la mise en œuvre du circuit présenté. Les caractéristiques des empreintes digitales ont été observées à la fois dans la simulation et dans les résultats expérimentaux, validant l'analyse théorique. La robustesse de la conception présentée a été soutenue par la réalisation de différents types d'analyse tels que le comportement de l'angle du processus, de la température et de la non-volatilité. La conception de l'émulateur mem-elements a été simulée en utilisant le paramètre de processus TSMC 0,18 μm, et une alimentation ±1,2 V a été utilisée. Les CI commerciaux AD844 et CA3080 sont utilisés pour la démonstration expérimentale de la conception des mem-elements proposée en réalisant un prototype sur une plaque d'essais. Une zone de disposition de 4829 μm 2, 8098 μm 2 et 8061 μm 2 respectivement est requise pour le circuit Memristor, Memcapacitor et Meminductor. La puissance consommée par le circuit mem-elements est également fournie. Un chaotique a été implémenté à l'aide de mem-elements pour montrer l'utilité de la conception de l'émulateur.

Translated Description (Spanish)

En este artículo se ha demostrado un circuito emulador de Memristor, Memcapacitor y Meminductor comúnmente denominados elementos mem. El circuito se ha realizado utilizando la técnica del modo de corriente, que proporciona un mejor rendimiento sobre las contrapartes del modo de voltaje. Los bloques de construcción analógicos del modo actual, junto con algunos componentes pasivos, se han utilizado en la implementación del circuito presentado. Las características de la huella dactilar se han observado tanto en la simulación como en los resultados experimentales, validando el análisis teórico. La solidez del diseño presentado se ha visto respaldada por la realización de diferentes tipos de análisis, como la esquina del proceso, la temperatura y el comportamiento no volátil. El diseño del emulador de elementos mem se ha simulado utilizando el parámetro de proceso TSMC de 0.18 μm y se ha utilizado una fuente de alimentación de ±1.2 V. Los circuitos integrados comerciales AD844 y CA3080 se utilizan para la demostración experimental del diseño de elementos mem propuesto al hacer un prototipo en una placa de pruebas. Se requiere un área de diseño de 4829 μm 2 , 8098 μm 2 y 8061 μm 2 respectivamente para el circuito Memristor, Memcapacitor y meminductor. También se proporciona la potencia consumida por el circuito de elementos mem. Se ha implementado un caótico utilizando elementos mem para mostrar la utilidad del diseño del emulador.

Files

MemElements%20Emulator%20Design%20With%20Experimental%20Validation%20and%20Its%20Application.pdf.pdf

Files (14.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:81e3d79ffeed7c4530cfe7d5d1a62b80
14.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تصميم محاكي عناصر الذاكرة مع التحقق التجريبي وتطبيقه
Translated title (French)
Conception d'émulateur Mem-Elements avec validation expérimentale et son application
Translated title (Spanish)
Diseño de emuladores Mem-Elements con validación experimental y su aplicación

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3163762586
DOI
10.1109/access.2021.3078189

Is supplement to
https://openalex.org/W4245887207 (Other)
https://openalex.org/W4210932496 (Other)
https://openalex.org/W3019448946 (Other)
https://openalex.org/W2493729122 (Other)
https://openalex.org/W2367225151 (Other)
https://openalex.org/W2110629513 (Other)
https://openalex.org/W2042651819 (Other)
https://openalex.org/W2041327820 (Other)
https://openalex.org/W2037444274 (Other)
https://openalex.org/W1494912633 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1825381130
  • https://openalex.org/W1998151193
  • https://openalex.org/W2007956642
  • https://openalex.org/W2018258488
  • https://openalex.org/W2045009304
  • https://openalex.org/W2052332160
  • https://openalex.org/W2058269499
  • https://openalex.org/W2068459887
  • https://openalex.org/W2076980935
  • https://openalex.org/W2084914578
  • https://openalex.org/W2111892130
  • https://openalex.org/W2112181056
  • https://openalex.org/W2150431018
  • https://openalex.org/W2152835056
  • https://openalex.org/W2156295689
  • https://openalex.org/W2162651880
  • https://openalex.org/W2226597827
  • https://openalex.org/W2744490630
  • https://openalex.org/W2803571337
  • https://openalex.org/W2900815728
  • https://openalex.org/W2969981162
  • https://openalex.org/W3004075849
  • https://openalex.org/W3015665138
  • https://openalex.org/W3043600453
  • https://openalex.org/W3046729245
  • https://openalex.org/W3089058472
  • https://openalex.org/W3110855285
  • https://openalex.org/W3114072598
  • https://openalex.org/W3142198211
  • https://openalex.org/W641010614