Modellierung, Simulation und Emulation memreaktiver Bauelemente für selbstorganisierende Oszillatorschaltungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Karlheinz Ochs
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404291403

Im vorliegenden Forschungsvorhaben sollen memreaktive Bauelemente wie Kapazitäten oder Induktivitäten mit Gedächtnis modelliert, simuliert und emuliert werden. Die Emulation dient der digitalen Nachbildung dieser memreaktiven Bauelemente, die sich in elektrische Schaltungen einbauen lassen. Zur Vermeidung von Stabilitätsproblemen durch die emulierten Bauelemente, werden die memreaktiven Bauelemente nicht nur bezüglich ihrer Funktionalität mathematisch modelliert, sondern die Modellierung soll die Verlustfreiheit der idealen Bauelemente umfassen. Mit diesen elektrischen Modellen lassen sich reale memreaktive Bauelemente durch Ersatzschaltungen energetisch konsistent beschreiben und etwa Verluste in Form von Widerständen mit und ohne Gedächtnis berücksichtigen. Um das Potential dieser Bauelemente zu veranschaulichen, ist es geplant, die memreaktiven Bauelemente in Oszillatorschaltungen zur adaptiven Anpassung der Resonanzfrequenz einzusetzen. Als ein Anwendungsbeispiel wird ein aus der Literatur bekannter memristiver Oszillator zur Antizipation regelmäßig auftretender Impulse mit memreaktiven Elementen derart erweitert, dass die Schaltung auch unregelmäßig auftretende Impulse antizipieren kann. Auf der Basis dieser Schaltung soll ein Software-Demonstrator gebaut werden, der ein unregelmäßig auftretendes Bild antizipiert und die im Bild enthaltene Redundanz strukturell ausnutzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen