【摘 要】
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积分器在模拟电路和脉冲数字电路中扮演了重要角色,它的功能包括实现波形转换,相移以及消除失调电压等等。然而,运算放大器所引入的零点漂移以及电容器的充放电过程中产生的固有泄漏误差,使得传统的电阻-电容积分器（RC积分器）无法胜任较长时间内的高精度的积分运算工作。为了解决这一问题,许多基于RC积分器的改良方案被设计并广泛使用在托卡马克装置的积分电路中,但这些改良方案的代价是更复杂的电路和更高的功耗,并且
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积分器在模拟电路和脉冲数字电路中扮演了重要角色,它的功能包括实现波形转换,相移以及消除失调电压等等。然而,运算放大器所引入的零点漂移以及电容器的充放电过程中产生的固有泄漏误差,使得传统的电阻-电容积分器（RC积分器）无法胜任较长时间内的高精度的积分运算工作。为了解决这一问题,许多基于RC积分器的改良方案被设计并广泛使用在托卡马克装置的积分电路中,但这些改良方案的代价是更复杂的电路和更高的功耗,并且它们都无法真正意义上解决电容充放电的泄漏误差。因此,使用新的材料和新的方法来实现高性能的积分器仍然是一个亟待解决的难题以及研究热点。随着自旋电子学的不断发展,人们对于自旋电子器件的应用领域也进行了广泛的探索。自旋电子器件由于具有非易失去性、良好的可集成性、显著的耐用性、高的抗辐射性、较长的使用寿命等优点,被广泛用于数字电路中的存储器和逻辑器件中,而在模拟电路领域,对于传统模拟电子元件的改良和替代还有待探索和研究,而这很大程度上启发了我们试图在自旋电子器件领域中实现积分器功能。在经过一系列的研究,我们成功的利用自旋电子器件实现了可以代替传统RC积分器的一种新型积分器,即自旋积分器。该自旋积分器利用自旋轨道力矩（spin orbit torque,SOT）推动的磁畤壁移动来实现积分功能。磁畴壁的连续运动对应磁阻的连续变化,这种连续变化的反常霍尔电阻将被编码输出为模拟信号,这种输出信号可以通过SOT效应由输入电流进行调制,并且实现了波形变换和移相等功能。本论文创新性地提出了用自旋电子器件实现传统积分器功能,提升了积分器的性能,成功地解决了传统积分器零点漂移和电容泄漏的误差问题,同时减小了面积和功耗,并且具有可以改变的积分时间常数。这项工作极大地拓展了自旋电子器件在模拟电路中的应用。
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