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基于缓存辅助的信息年龄感知以及无人机中继安全传输技术研究

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基于缓存辅助的信息年龄感知以及无人机中继安全传输技术研究

作者：陈俊杰广州大学

学位级别：硕士

随着通信技术的持续发展和人们生活需求的进一步提升,移动互联网获得了巨大的发展,大量新兴的通信场景和需求应运而生。一方面,提升频谱效率、能量效率和吞吐量等性能指标一直是无线通信领域的基础研究问题。另一方面,物联网和移动互联... 详细信息

随着通信技术的持续发展和人们生活需求的进一步提升,移动互联网获得了巨大的发展,大量新兴的通信场景和需求应运而生。一方面,提升频谱效率、能量效率和吞吐量等性能指标一直是无线通信领域的基础研究问题。另一方面,物联网和移动互联网的高速发展带来了前所未有的海量移动终端和通信数据,大量敏感信息通过无线网络传播,如何设计安全高效的传输方式成为亟待解决的关键问题。受益于缓存辅助机制带来的性能提升,本文以下行数据传输为基本研究对象,分别针对下行多址网络场景下的信息年龄和无人机辅助中继安全传输机制进行了深入研究,并提出高效的传输方案。首先,本文在两个用户的下行非正交多址网络中综合考虑吞吐率约束、峰值功率和平均功率约束,建立了一个长期时间平均的信息年龄最小化问题,通过Lyapunov优化框架对问题进行转换分解并求解。结合信道状态信息、能量状态信息和缓存状态信息提出了高效的信息年龄感知的缓存辅助自适应传输方案（ABTS）,并通过不同方案的对比验证了所提方案在信息年龄性能上的提升。其次,论文研究了单信源-缓存辅助的无人机移动中继-单目的节点安全传输问题。论文考虑了联合轨迹优化和实时的模式选择,在存在窃听者的情形下,实现了源到目的节点的可达安全吞吐量最大化,并提出了一种安全感知的自适应传输方案。论文分析结果表明,缓存辅助无人机中继安全传输系统中,为了最大化可达安全速率,地面窃听者的位置对无人机最佳飞行轨迹存在影响,论文深入分析和揭示了内在的影响机制。论文的分析结果表明,在固定源节点、目的节点和窃听节点位置的情况下,改变无人机的初始出发位置,为了最大化无人机可达安全速率,无人机的优化飞行轨迹最终总能收敛到同一个飞行轨迹上。此外,论文的分析结果表明,中继网络的可达安全速率与缓存队列大小正相关。论文分析表明,在固定总飞行能耗和固定总数据传输量的情形下,缓存辅助机制可以显著节约无人机飞行能耗。论文最后讨论了无人机最大飞行速度对可达安全速率的影响。最后,论文研究了单信源-缓存辅助的无人机移动中继-多目的节点的安全传输问题,对第三章工作进行了拓展。经过问题建模、求解和仿真表明了多用户场景下地面节点的布局和无人机缓存容量对飞行轨迹有显著影响,并且根据每个时隙的缓存数据队列和传输模式阐明了内在影响机理。同时,仿真结果揭示了中继网络的平均安全吞吐量与缓存队列大小正相关。通过调整功率分配因子?,探讨了无人机在不同任务需求下对最大吞吐量和用户公平性的取舍问题。最后还展示了起始位置的不同以及地面节点位置的变化对无人机飞行轨迹的影响。总之,本文对在无线通信节点引入缓存辅助做了深入研究,探索了缓存辅助对新兴的通信指标信息年龄带来的影响,探讨了缓存辅助对无人机中继网络的安全传输带来的作用,并根据分析结果分别涉及了高效的信息年龄感知和安全感知传输方案。

关键词：缓存辅助无人机中继物理层安全信息年龄

过渡金属二硫化物的超快动力学及第一性原理研究

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过渡金属二硫化物的超快动力学及第一性原理研究

作者：陈俊杰广东工业大学

学位级别：硕士

二维过渡金属二硫化物具有独特的三明治原子层结构,在光电性质方面表现出很多新奇的物理现象,包括激子效应、多体效应和拓扑方面的量子自旋霍尔效应等等。而未来的纳米场效应管,纳米光电传感器和无耗散的传输器件等将十分依赖于这些独... 详细信息

二维过渡金属二硫化物具有独特的三明治原子层结构,在光电性质方面表现出很多新奇的物理现象,包括激子效应、多体效应和拓扑方面的量子自旋霍尔效应等等。而未来的纳米场效应管,纳米光电传感器和无耗散的传输器件等将十分依赖于这些独特的性质。目前人们已经通过超快光谱学对这种材料的载流子动力学,多体效应进行了广泛深入的研究,为其进一步在光电器件方面的应用奠定了基础。目前的研究显示,1H相过渡金属二硫化物的激子早期形成过程仍然存在争议。对其载流子过程的研究有助于揭示光电器件的物理学响应本质。另外,第一性原理预测了这类材料中的多种新奇物理现象,其中1T’的预测及其Z拓扑性质的发现,为拓扑绝缘体家族提供了新的成员。其无耗散的拓扑边缘态无论是在目前的基础物理研究还是将来的节能应用方面都有重要的意义。然而,目前对于二维拓扑材料边缘态的研究缺乏细致的讨论,这影响了人们对拓扑态的观测和应用。在本工作中,我们通过讨论1H相WS载流子动力学和1T’-MoS的边缘态,来进一步澄清其内在的物理图像。具体如下:(1)我们应用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱来揭示在1H相多层WS能带K谷中最低能激子形成过程中初始的光生电子和空穴分离的非平衡动力学过程,从而区分了带电载流子热平衡化和冷却过程以及伴随的多体效应对激子共振峰的影响。首先空穴的热平衡化速度比电子的快,而从观察到的热平衡化时间对泵浦流量的依赖性可以证明它们都是主要通过载流子-载流子散射进行。同时电子空穴的衰减时间常数对泵浦流量的不同依赖关系预示着电子随热平衡化后的冷却过程可能是由声学声子主导的,而对于空穴,则主要是横向光学声子。在A激子共振激发下,我们观察到激子共振峰在时间演化中先是红移向蓝移发生剧烈反转,随后转变为缓蓝移。这个快速红移过程可能是由于电子空穴等离子体中准自由带电载流子之间库仑相互作用所引起的强烈屏蔽导致的。而随后的缓蓝移是热激子冷却过程中多体效应竞争的综合结果。我们的发现阐明了选择性载流子超快动力学以及它们的多体效应,为基于单一类型载流子传输特性的光电器件开发提供了新的可能性。(2)我们在第一性原理框架下讨论了拓扑材料1T’-MoS边缘态,这是一种大带隙量子自旋霍尔绝缘体。由于锯齿型(zigzag)纳米带起扶手椅型(armchair)纳米带在表现拓扑态方面具有更高的器件利用率,我们重点研究了1T’-MoS锯齿型纳米带的边缘态。结合对时间反演对称性的分析,我们在结构优化后的纳米带能带上,观察到两种类型的导电边缘态,即拓扑边缘态和悬挂键边缘态。而未结构优化的锯齿型纳米带只有拓扑表面态,表明悬挂键边缘态是边缘结构的重构的结果。通过原子轨道投影分析,我们发现悬挂键源于边缘的Mo原子。为了在真实边界获得干净的拓扑表面态,我们对金属原子采用特定构型的氢钝化,最终使平庸的导电边缘态消失。另外,进一步讨论了真实边界的自旋极化,揭示出拓扑螺旋态与拓扑色散关系在对纳米带的宽度依赖方面存在差异。

关键词：二维材料过渡金属二硫化物超快光谱学第一性原理

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真核生物病毒参考数据库的构建与应用

真核生物病毒参考数据库的构建与应用

作者：陈俊杰福建农林大学

学位级别：硕士

近年来,新发突发传染病,尤其是病毒性传染病频繁暴发,对畜禽养殖与公共卫生构成了严重威胁,对全球安全、社会经济和人类生活构成重大挑战。快速准确地诊断动物与人的新发传染病是及时制定和实施防控措施的前提。由于未知的新型病毒与已... 详细信息

近年来,新发突发传染病,尤其是病毒性传染病频繁暴发,对畜禽养殖与公共卫生构成了严重威胁,对全球安全、社会经济和人类生活构成重大挑战。快速准确地诊断动物与人的新发传染病是及时制定和实施防控措施的前提。由于未知的新型病毒与已知病毒存在着较大的差异,因此传统的病毒检测方法在应对新突发病毒性传染病时存在明显的局限性。随着病毒分子生物学和下一代测序技术的快速发展,基于高通量测序（High-throughput sequencing,HTS）的病毒宏基因组学成为了一种具有广阔应用前景并且适用于快速诊断和大规模筛查病毒性传染病病原的有效手段。因为它不需要任何的先验信息,通过与病毒数据库比对就可以识别出样品中的所有潜在病毒。病毒宏基因组分析高度依赖于测序数据与病毒参考数据库的比对分析。因此具有高代表性、高准确性、具有功能性的高质量病毒参考数据库是诊断可靠性的重要保证。国际上,病毒基因数据库繁多,其中较为常用的有Genbank以及Uni Prot,但是所有这些数据库都存在许多非病毒序列污染,从而影响病毒组分析结果的正确性和准确性,这些污染序列包括宿主序列、实验室材料污染序列（laboratory-component-derived,LCD）以及一些被错误分类的病毒序列。基于这样的数据库所获得的病毒组分析结果通常都有偏差,甚至导致错误诊断,为了确保病毒组诊断技术的准确性和可靠性,本研究下载了Genbank和Uni Prot中所有的病毒序列,通过系统分析与筛查去除了污染序列和非必须的重复序列,从而构建了一个用于真核生物病毒的生物信息分析检测和鉴定的非冗余病毒参考数据库EVRD（Eukaryotic Viral Reference Database）。主要方法与过程是通过宿主与载体序列过滤以及病毒数据库交叉验证等方法对现有病毒序列数据库Gen Bank、Uni Prot进行“净化”,将其中被错误注释为病毒的宿主与载体序列片段以及跨科注释错误的病毒序列进行去除。最终经过详细的筛查和“净化”,从这些病毒数据库中共检测到766条核苷酸和276条氨基酸“问题序列”,本研究将它们称为异源序列HGS（Heterogenous sequence）,最长可达6605bp。这些异源序列广泛分布于39个病毒科,其中涉及到多种与公共卫生相关的病毒,如丙型肝炎病毒、克里米亚-刚果出血热病毒和丝状病毒等。它们主要是错误注释为病毒序列的宿主基因序列、载体序列、错误分类的病毒序列以及实验室材料污染的病毒序列。本研究还将来自于实验室材料污染序列（LCD,n=155）、部分来自于质粒载体骨架部分的序列（Vector,n=79）以及一些常见的疫苗毒株序列（Vaccine,n=40）添加到了EVRD病毒数据库中作为警示序列。以此来提示使用者在注释到这些序列信息时,应该谨慎判别其真实来源。为了验证上述构建的EVRD病毒数据库的分析效能和准确性,本研究以该病毒数据库对网上下载的9组人、猪和蝙蝠病毒组SRA数据集分别进行了基于contigs以及reads的病毒组注释。统计9组测序数据中的病毒组概貌并与下载的Genbank/Uni Prot以及病毒参考数据库RVDB/RVDB-prot（Reference Viral Database）的注释结果进行比较评估。最终结果表明EVRD不仅能够应用在病毒组分析中,在与其他2个病毒数据库比较中也颇具优势,即EVRD数据库数据量更小,所以比对耗时更少,并且对真实病毒的识别能力（覆盖率）以及检出数量上也基本相同。不仅如此EVRD病毒数据库在比对时还避免了禽副粘病毒、牛病毒性腹泻病毒等假阳性序列的出现,避免使用者对于结果的错误解读,并且在一组猪的SRA数据集中还识别到了带有“Vaccine”标签的PRRSV疫苗毒株以及野毒株。表明该养殖场检测出的不只是野毒株,而且还有疫苗毒株。为了将该数据库应用于病毒病防控,该病毒数据库已经上线（https://***/kxyj/yjfx/bfbd/EVRD/index.htm）。总之,为了推进病毒组技术走向临床,本研究通过去除Genbank/Uni Prot中的异源序列,建立了更加准确可靠的真核生物病毒参考数据库EVRD,该库已经上线并将保持定期更新。EVRD在不漏检病毒的基础上避免了假阳性序列对于结果的干扰和误判,在病毒病诊断、病毒序列的分类聚类、病毒分析和新病毒检测等方面有良好的应用前景。因此,很适合于人和动物病毒病的精准监测与高通量病毒筛查。

关键词：病毒宏基因组病毒数据库数据库污染病毒检测异源序列

基于卷积神经网络的均衡算法在可见光通信系统中的研究

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基于卷积神经网络的均衡算法在可见光通信系统中的研究

作者：陈俊杰重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线通信需求量的增长,人们对数据的高速传输和安全性提出了更高的要求。现有的无线频谱资源无法进一步满足未来的通信需求,可见光通信(Visible Light Communication,VLC)作为一种频谱资源丰富、绿色安全的通信技术出现在大... 详细信息

近年来,随着无线通信需求量的增长,人们对数据的高速传输和安全性提出了更高的要求。现有的无线频谱资源无法进一步满足未来的通信需求,可见光通信(Visible Light Communication,VLC)作为一种频谱资源丰富、绿色安全的通信技术出现在大众的视野,已经成为6G通信架构中的核心技术之一。信号在可见光通信系统中进行传输时,主要受到环境噪声干扰和器件引入的噪声造成信号损伤。常见的损伤包括码间串扰的线性损伤和器件特性带来的非线性损伤。在信号高速传播的过程中,非线性的损伤会严重影响信号的传输质量,导致系统间的误码率上升。针对可见光通信系统中出现的信号损伤问题,本文构建基于深度学习的数字信号处理算法对失真信号进行补偿,其具体的内容如下:1.提出了一种实体提取神经网络(Entity Extraction Neural Networks,EXNN)对可见光通信系统中的损伤信号进行补偿。首先,针对接收信号中存在的线性和非线性的损伤信号,使用空洞卷积层对噪声信号进行长范围提取。其次,构建基于残差的网络结构对分离的噪声与接收信号进行相减操作,完成接收信号中的噪声去除。最后,采用回归的方法对去除噪声后的信号进行处理,保证对损伤信号完成最大程度的补偿。本文在脉冲幅度调制系统(Pulse Amplitude Modulation,PAM)上对EXNN网络进行实验,并对EXNN网络的性能进行验证。同时,在硬判决前向纠错(Hard Decision Forward Error Correction,HD-FEC)误码率门限值为3.8×10的限制下,将EXNN算法同线性盲均衡算法和基于Volterra非线性均衡算法分别进行了比较,实验结果表明EXNN网络将PAM VLC系统的Q因子分别提高了0.36d B和1.57d B。2.提出一种基于通道注意力机制的神经网络均衡器(Channel Attention Neural Network,CANN)完成无载波幅度相位调制(Carrier-less Amplitude and Phase Modulation,CAP)系统中的损伤信号的均衡。CANN网络均衡器是针对于CAP VLC系统设计的专用均衡器,该网络分别对CAP调制系统中的同相支路和正交支路的信号进行补偿。CANN神经网络均衡器分成两个部分完成信号的恢复,第一部分使用卷积模块对信号中的特征进行提取,第二部分使用注意力机制对提取的特征进行筛选,保留重要的特征,丢弃部分无用的特征,最终实现失真信号的补偿。在实验环境中,对构建的CANN网络均衡器与经典的数字信号处理算法进行对比,实验结果表明该算法对信号中出现的损伤有明显的补偿,可以有效抑制系统的失真问题,降低接收端信号的误码率。CANN均衡算法与线性盲均衡算法相比,误码率降低了约45.2%,相比于非线性均衡算法误码率降低了约11.4%。本文通过深度学习算法对可见光通信系统中的信号损伤进行了均衡,并且在实验中验证了提出的深度学习算法的有效性,为可见光通信系统中的信号补偿提供了一种解决方案。

关键词：可见光通信非线性补偿深度学习

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绿色信贷对我国商业银行信贷风险的影响研究

绿色信贷对我国商业银行信贷风险的影响研究

作者：陈俊杰武汉纺织大学

学位级别：硕士

在生态文明观和新发展理念的指导和推动下,我国正在加快打造绿色金融体系;在“碳达峰”和“碳中和”的目标导向下,绿色金融的健康发展在推动经济高质量发展和商业银行高质量发展中都发挥着重要作用,而绿色信贷是目前我国绿色金融体系中... 详细信息

在生态文明观和新发展理念的指导和推动下,我国正在加快打造绿色金融体系;在“碳达峰”和“碳中和”的目标导向下,绿色金融的健康发展在推动经济高质量发展和商业银行高质量发展中都发挥着重要作用,而绿色信贷是目前我国绿色金融体系中的主体组成部分。绿色信贷与传统信贷之间存在显著区别,开展绿色信贷对商业银行信贷风险的影响如何,考虑银行和地区异质性后,这种影响又会如何变化,这是本文尝试去研究和回答的关键问题。基于此,本文首先总结界定了绿色信贷和信贷风险两大核心概念,并围绕这两大概念阐述了相关理论基础;接着分析了绿色信贷影响商业银行信贷风险的机制,并从绿色信贷制度建设、产品情况、规模、增速和绿色信贷占比等角度总结梳理了我国不同类型银行的绿色信贷发展状况;在实证部分,本文提出了一系列理论假说,并以我国2010-2020年24家商业银行数据为样本,通过设计个体固定效应模型、交互项模型和中介效应模型,研究了绿色信贷对商业银行信贷风险的影响关系以及银行微观特征和地区绿色发展对其的调节作用,并进一步分析了绿色声誉对绿色信贷和信贷风险之间影响关系的中介效应,研究发现:(1)绿色信贷与商业银行信贷风险之间存在显著的负相关关系,银行开展绿色信贷可以有效降低自身信贷风险水平;(2)银行微观特征会影响绿色信贷与银行信贷风险之间的关系,资产规模较小和资本充足率较高的银行开展绿色信贷更能降低信贷风险;(3)在绿色发展水平高的地区,银行开展绿色信贷更有助于降低信贷风险;(4)绿色信贷的开展有助于塑造银行良好声誉,但没有证据表明绿色声誉在绿色信贷和银行信贷风险之间起到中介作用。最后,基于实证结论,本文认为政府方面应当将工作重点放在强化对绿色信贷业务的激励约束和营造良好的绿色信贷政策环境,以及培育绿色发展新动能上;银行方面则应该积极转变发展绿色业务的思路观念,提高运营效率和绿色信贷业务服务专业能力。

关键词：绿色信贷信贷风险商业银行异质性

弥漫大B细胞淋巴瘤患者发生化疗所致中性粒细胞减少的预后意义及3-4级中性粒细胞减少预测模型的建立

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弥漫大B细胞淋巴瘤患者发生化疗所致中性粒细胞减少的预后意义及3...

作者：陈俊杰南方医科大学

学位级别：硕士

化疗所致中性粒细胞减少(CIN)是化疗的常见副作用,CIN会引起粒细胞减少伴发热(FN),可能直接导致患者因感染而死亡,也可以引起后续疗程的化疗减量与推迟,从而给患者预后带来不利的影响。有意思的是,在实体瘤中发现相比于不发生CIN,CIN的... 详细信息

化疗所致中性粒细胞减少(CIN)是化疗的常见副作用,CIN会引起粒细胞减少伴发热(FN),可能直接导致患者因感染而死亡,也可以引起后续疗程的化疗减量与推迟,从而给患者预后带来不利的影响。有意思的是,在实体瘤中发现相比于不发生CIN,CIN的发生能预示着较好的预后,但关于不同程度的CIN是否会对预后有着不同影响,各家报导不一。FN的危险因素已经在实体瘤与淋巴瘤中讨论过,但CIN本身的危险因素及接受R-CHOP方案治疗的DLBCL患者发生严重CIN的危险因素还未见系统的讨论过,同样在淋巴瘤中极少有探讨CIN与预后的关系的研究。研究目的:探讨接受R-CHOP方案化疗的DLBCL患者发生3-4级CIN的危险因素,构建3-4级CIN的风险预测模型,探究CIN与DLBCL患者预后的关系。研究方法:回顾性的分析2015年-2020年在南方医科大学南方医院血液科就诊的DLBCL患者,利用spss软件进行数据分析,graphpad prism软件及R软件绘图。研究结果:有78名患者(62.4%)发生了 CIN,共发生了 167人次。其中48名患者(38.4%)发生3-4级CIN,占总CIN的61.5%,共发生了 75人次,占总CIN人次44.9%,3-4级CIN与患者发生后续感染相关(OR=3.25;P=0.005)。多因素分析提示:诊断时有骨髓侵犯(OR=8.409;P=0.001)、治疗前血白蛋白<35g/L(OR=3.306;P=0.038)、PET-CT 提示骨髓代谢弥漫性增高(OR=2.936;P=0.035)是3-4级CIN的危险因素。根据这一结论构建预测模型,并应用ROC曲线检验模型预测效能:该模型曲线下面积为0.79,P=0.001,相应特异度为0.701,灵敏度为0.833,约登指数为0.534。临界值为-1.234,该值下对应灵敏度为83.3%,特异度为70.1%,表明该模型预测能力可。对患者进行生存分析,结果提示:发生过CIN的患者OS及疾病进展时间(TTP)要优于未发生CIN患者(2年OS 92.9%VS 72.7%,P=0.029;2年 TTP 83.5%VS 65.2%,P=0.039)。而两组患者间PFS无统计学差异(P=0.07)。不同程度CIN之间OS、PFS及TTP无统计学差异。研究结论:诊断时有骨髓侵犯、治疗前血白蛋白<35g/L、PET-CT提示骨髓代谢弥漫性增高是3-4级CIN的危险因素;发生CIN的DLBCL患者预后要优于未发生CIN的患者。

关键词：弥漫大B细胞淋巴瘤化疗后骨髓抑制预测模型预后

基于混合型CMOS-忆阻器的几种不同类型触发器的研究与电路设计

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基于混合型CMOS-忆阻器的几种不同类型触发器的研究与电路设计

作者：陈俊杰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

数字存储器电路的发展对集成电路产业尤为重要,触发器电路作为其中重要的一部分,其性能好坏、电路体积等对于存储器十分重要,但是随着半导体技术的不断发展,晶体管的尺寸与性能逐渐接近物理极限,传统触发器电路也因为所需器件数变多而... 详细信息

数字存储器电路的发展对集成电路产业尤为重要,触发器电路作为其中重要的一部分,其性能好坏、电路体积等对于存储器十分重要,但是随着半导体技术的不断发展,晶体管的尺寸与性能逐渐接近物理极限,传统触发器电路也因为所需器件数变多而开始遇到设计瓶颈。忆阻器作为一种新器件,其纳米级尺寸、非易失等特性足以改善目前触发器电路设计中存在的问题,而且由于其与CMOS完美兼容,使得CMOS-忆阻混合设计对于电路设计而言是一种新的尝试。本文首先从4个基本电路参数出发,描述了忆阻器的相关概念,接着重点介绍Biolek阈值型忆阻器数学模型,对其模型进行了分析,仿真其伏安特性曲线,验证该模型可用于锁存器或着触发器电路的设计,并对一种阈值型忆阻器仿真器进行硬件电路制作与测试,验证了该阈值型忆阻器仿真器与Biolek阈值型忆阻器数学模型的关系,用于后续逻辑电路的设计。其次,分析了传统SR锁存器中的问题,将CMOS-忆阻混合设计应用到了SR锁存器和触发器电路设计中,设计了混合型CMOS-忆阻SR锁存器,以该锁存器电路为基础设计了带异步置位复位功能的SR锁存器,并进一步设计边沿触发的混合型CMOS-忆阻SR触发器电路,结合Biolek阈值型忆阻的器模型分析,分析了电路的工作原理,PSPICE软件仿真验证电路设计的可行性。接着,将CMOS-忆阻混合设计方法应用到了忆阻D锁存器和D触发器的电路设计中。利用硬件实验验证了忆阻D锁存器电路的正确性,并进一步以锁存器为基础设计了忆阻D触发器以及带异步置位复位的D触发器电路。本章还将忆阻D触发器应用到了寄存器和计数器的电路设计中,实现了忆阻移位寄存器和扭环形计数器电路。文章最后分析了D、JK、T以及T’忆阻触发器之间的逻辑关系,设计了混合型CMOS-忆阻JK、T、T’触发器电路,实现了忆阻D触发器到忆阻JK、T’触发器之间的逻辑转换以及忆阻JK触发器到忆阻T触发器之间的逻辑转换,进一步丰富了忆阻器在不同类型触发器中的应用。

关键词： Biolek阈值型忆阻器数学模型锁存器触发器寄存器计数器逻辑转换