Выбор схемы программирования мемристорных элементов

Introduction. An array of memristive elements can be used in prospective neural computing systems as a programmable resistance (analog multiplication factor) when performing operations of analog vector multiplication, discrete in time. To form the required resistance, the memristor should be subjected to a programming procedure. This article discusses conventional programming schemes and proposes a new versatile programming scheme for memristor elements.Aim. To identify or develop an optimal programming scheme for memristors by analyzing the advantages and disadvantages of existing methods.Materials and methods. The programming procedure can be carried out using either SET or RESET, depending on a different direction of movement according to the volt-ampere characteristic of the memory and its transfer to a particular state. The programming process is controlled in the LTspice circuit modeling program.Results. Typical programming schemes of memristors were analyzed; advantages and disadvantages of existing methods were revealed. A new versatile circuit based on a variable resistor was proposed. The circuit was simulated both under a fixed resistance of the variable resistor and when varying the memristor resistance values within their permissible range.Conclusion. In comparison with the RESET mode, the SET programming mode provides for a greater linearity of variations in the memristor resistance. The use of a circuit based on a variable resistor and a bipolar voltage source allows programming of any type and eliminates the need for recommutation of the memristor. The simulation results confirm the feasibility of the proposed method. The proposed circuit can be complemented not only with a comparator, but also with an ADC. This will provide the possibility of selecting various means for measuring the memristor resistance both during programming and for the purpose of monitoring the memristor resistance at the end of the procedure.Введение. Массив мемристивных элементов может быть использован в перспективных системах нейровычислений в качестве программируемого сопротивления (аналогового коэффициента умножения) при проведении операций аналогового умножения векторов дискретного по времени. Для формирования требуемого сопротивления мемристор должен быть подвергнут процедуре "программирования". В статье рассматриваются типовые схемы программирования и предлагается новая схема универсального устройства программирования мемристора.Цель работы. Выявить или разработать оптимальную схему программирования мемристоров, анализируя преимущества и недостатки существующих способов.Материалы и методы. Процедура программирования может быть осуществлена двумя способами – SET и RESET, связанными с различным направлением движения по вольт-амперной характеристике мемристора и его переводом в то или иное состояние. Контроль процесса программирования осуществляется в программе схемотехнического моделирования LTspice.Результаты. Проанализированы типовые схемы программирования мемристора, выявлены преимущества и недостатки существующих способов. Предложена новая универсальная схема с использованием переменного резистора. Проведено схемотехническое моделирование при фиксированном значении сопротивления переменного резистора и при вариации разных значений сопротивления в пределах допустимых значений сопротивлений мемристора.Заключение. Режим программирования SET позволяет достичь большей линейности изменения сопротивления мемристора по сравнению с режимом RESET. Применение схемы с использованием переменного резистора и двухполярного источника напряжения позволяет осуществить программирование любого типа и исключает необходимость перекоммутации мемристора. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного способа. Дополнительно к наличию компаратора в схему можно ввести и АЦП для возможности выбора средства измерения сопротивления мемристора как в процессе проведения программирования, так и для целей контроля сопротивления мемристора по окончании процедуры