Was ist ein Mutator?

Ich lese dieses Papier von Chua über den Memristor. Er behauptet dass

Mit einem Mutator, ein Memristor mit jeder vorgeschriebenen phi- qKurve realisiert werden

(Hier phiist die Flussverknüpfung und qdie Ladung.) Die offensichtliche Suche nach Mutator ist weniger als hilfreich.

Was ist in diesem Zusammenhang ein Mutator?

" Mutator: Die Chamäleon Black Box

[...] Es ist möglich, mithilfe einer Zwei-Port-Blackbox namens Mutator eine Mutation von einer Spezies [der drei grundlegenden Netzwerkelemente, Widerstände, Kondensatoren und Induktoren] in eine andere zu erzeugen . Beispielsweise ist es möglich, einen Widerstand über Port 2 eines Mutators anzuschließen und einen Induktor über Port 1 zu erzeugen. Wenn umgekehrt ein Induktor über Port 1 desselben Mutators angeschlossen ist, wird aus diesem Grund ein Widerstand über Port 2 erzeugt Diese Klasse von Mutatoren wird als RL-Mutatoren bezeichnet . Die beiden anderen Klassen sind die RC-Mutatoren und die CL-Mutatoren . Ein RC- Mutator wandelt einen Widerstand in einen Kondensator um und umgekehrt. Ebenso ein CL Mutator wandelt einen Kondensator in einen Induktor um und umgekehrt. "

(Aus Chuas Buch Einführung in die nichtlineare Netzwerktheorie , McGraw-Hill, 1969, S.138)

Abb. 1 in dem 1971 veröffentlichten Artikel von Chua , zu dem Sie einen Link bereitgestellt haben , zeigt auch, was ein Mutator tut, und erweitert das Konzept auf den Memristor - das vierte grundlegende Schaltungselement : Es ist eine aktive Schaltung, die ein bekanntes Schaltungselement verwendet und mutiert es zu einem, der memristive Eigenschaften hat. ( Bekannt ab dem Veröffentlichungsdatum der Zeitung - heute hat HP etwas Memristives entdeckt .) Dies mag immer noch etwas verwirrend klingen, also machen wir einen kleinen Umweg.

Sie können einen Gyrator verwenden, wenn Sie ein Element benötigen, das sich wie eine Induktivität verhält, aber nur einen Kondensator zur Verfügung haben. Sie bezahlen diese "Magie" mit den Kosten einer aktiven Schaltung (sprich: Transistoren, Röhren, ...). Ein praktisches Beispiel hierfür ist das integrierte Design: Transistoren sind fast frei und es ist möglich, Kondensatoren auf Silizium zu bauen, aber Sie können Induktoren kaum auf einem Chip wickeln - außer extrem kleinen für sehr, sehr hohe Frequenzen. Außerdem müssten Induktivitäten für Audiofilter häufig ziemlich groß sein, sowohl in Henries als auch in der physischen Größe; Aus diesem Grund finden Sie im Internet Gyratoren oder (etwas ungenau benannte) Festkörperinduktoren ¹⁾ . Mit einem Gyrator können Sie einen Kondensator verwenden und transmogrifizieren ("mutieren", vielleicht sogar "gyrieren" ²⁾ ) einige seiner Eigenschaften in einen Induktor ³⁾ . Sie könnten auch umgekehrt vorgehen; Wickeln Sie einen Induktor und verwenden Sie einen Gyrator, um ein kapazitives Schaltungselement zu erhalten (obwohl dies kaum jemals eine praktische und kostengünstige Lösung sein wird). Ein Gyrator in diesem Beispiel und die Verwendung der Wörter aus Chuas Artikel über Memristoren wäre also so etwas wie ein Mutator zwischen Kondensatoren und Induktoren.

Jeder, der mit Calvin und Hobbes vertraut ist , wird dieses Bild sicher zu schätzen wissen. Es zeigt zwei Gyratoren in Form von Transmogrifikatoren; Zum einen verhält sich ein Induktor wie ein Kondensator, zum anderen wirkt ein kleiner Keramikkondensator mit 100 nF wie ein Induktor.

Nun zurück zum Memristor. Bis vor kurzem, als Hewlett-Packard ein Element mit memristiven Eigenschaften entwickelte, hatten Sie nicht nur das Problem, Memristoren in bestimmten Prozessen (wie dem IC-Design) nicht verwenden zu können - Sie hatten überhaupt keine Memristoren. Somit ist der in Fig. 1 gezeigte Memristor. 1a von Chuas Artikel war eine einfache Theorie. Die einzige Möglichkeit, etwas Memristisches auf den Bildschirm eines tatsächlichen Kurvenmessers zu bringen, bestand darin, ein bekanntes Element wie einen (nichtlinearen) Widerstand (Abb. 1b), einen (nichtlinearen) Induktor (Abb. 1c) oder einen (nichtlinearen) Kondensator (Abb. 1c) zu verwenden 1d), und um es durch eine Schaltung zu führen, die seine Eigenschaften in die des vorgeschlagenen Memristors mutieren würde.

In Chuas Papier, Abb. 1 zeigt drei Arten von Black-Box-ähnlichen Zwei-Port-Mutatoren. Fig. 2 zeigt eine praktische Schaltung, die Ihnen ein memristisches Verhalten beim Betrachten von Port 1 gibt, wenn Sie ein (nichtlineares) Widerstandselement an Port 2 anbieten, beispielsweise einen Widerstand (linear) oder eine Diode (nichtlinearer Widerstand). Daher ist Abb. 2 wäre eine detailliertere Ansicht in die Blackbox von Abb. 1b.

Abgesehen von Abb. 2 In Chuas Artikel sind hier einige andere Beispiele, die zeigen, wie praktische Implementierungen von Mutatoren aussehen könnten:

Von links nach rechts: Eine 1N4148-Diode (nichtlineares Widerstandselement) wirkt wie ein Memristor (ähnlich wie in Abb. 1b oder 2 im Papier), ein in einen Memristor transmogrifizierter Induktor (Chua: Abb. 1c) und ein 100 nF-Keramikkondensator in einen Memristor umgewandelt (Chua: Abb. 1d).

Ich muss zugeben, dass die Beispiele auf den Bildern nicht perfekt sind: Es handelt sich um White-Box-Modelle anstelle der ursprünglichen Black-Box-Modelle. Abgesehen davon verspreche ich, dass sie tatsächlich arbeiten! Als Beweis folgen Screenshots, die mit meinem Tek 575 Curve Tracer aufgenommen wurden ;-)

¹⁾ Ich habe noch nie einen nicht festen Induktor gesehen. Gas? Flüssigkeit? Plasma? Nur wenn ein fester Induktor durchbrennt, aber das ist seltsam. Ich denke, diese Gyratoren als transistorisiert zu bezeichnen, wäre weniger irreführend.

²⁾ siehe hier für eine bekannte, Karton-Box-like, die reale Welt (!), Nicht-elektronische (?) Transmogrifier. Wie die zitierte Quelle sagt, wenn es um Transmogrifikation geht, "Scientific Progress Goes 'Boink'" - mit Vorsicht verwenden!

³⁾ Siehe diese Frage zu Energiespeicher in einem Gyrator für einige Tipps auf einem Gyrator seiner Grenzen.

F Was ist in diesem Zusammenhang ein Mutator?

EIN Ein Mutator ist eine Änderung oder Ursache für eine Änderung der Form oder der Natur: [intrans. ]
zB eine Technologie, die weiterhin mit alarmierender Geschwindigkeit mutiert, z. B. ein Programmvirus, der in andere Formen mutiert, muss dafür programmiert werden.

In diesem Zusammenhang ist Mutator ein Gag-Wort, das auf den Speichereffekt von HP angewendet wird. In der digitalen Welt basieren alle Speicher und alle digitalen Teile tatsächlich auf analogen Eigenschaften der Physik und Chemie mit vielen Arten von Speichern und vielen elektrischen Schnittstellen. Sie sind von Natur aus nicht linear und dienen dazu, Informationen digital zu speichern.

Der Kontext wurde als Vorschlag angegeben, aber von akkreditierten Verbänden nicht akzeptiert.

* Mutante Komponenten scheinen für die logische Welt der Elektronik nicht relevant zu sein, außer in Fiktion oder defekten Teilen oder parasitären Effekten.