本發(fā)明涉及一種混沌信號(hào)產(chǎn)生電路，實(shí)現(xiàn)一種簡易可靠的自治混沌信號(hào)源。

背景技術(shù)：

由于憶阻器獨(dú)特的非線性特性，近30年，對(duì)引入憶阻的憶阻混沌電路的研究呈爆發(fā)式增長。遺憾的是，憶阻器目前造價(jià)高昂，且制造工藝極其復(fù)雜，僅極少的企業(yè)掌握其制造技術(shù)，在短期內(nèi)無法從市場(chǎng)獲取。幸運(yùn)的是，使用已有的常規(guī)模擬電子器件，比如運(yùn)算放大器、電容、電阻、電感等，可設(shè)計(jì)等效電路來模擬憶阻器的特性。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，考慮到電路的可行性與實(shí)用性，通常電路設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)施為目標(biāo)。由二極管實(shí)現(xiàn)的全波整流橋，級(jí)聯(lián)rc、rl、lc網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的憶阻等效電路具有電路簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此，基于二極管橋的廣義憶阻引入電路可產(chǎn)生穩(wěn)定的混沌信號(hào)，以便更好的在工程應(yīng)用中發(fā)揮作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種混沌信號(hào)產(chǎn)生電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種四階憶阻帶通濾波器混沌電路，其結(jié)構(gòu)如下：

所述主電路如圖1所示，包括：運(yùn)算放大器u，電阻r1、r2、r3、電容c1、c2和二階有源廣義憶阻gm；運(yùn)算放大器u的反相輸入端和輸出端之間跨接電阻r1，u的同相輸入端和輸出端之間跨接電阻r2，電阻r3的一端連接u的同相輸入端，r3的另一端端接“地”；電容c1的正極端連接u的反相輸入端，c1的負(fù)極端接廣義憶阻gm的正極端；電容c2的正極端連接u的輸出端，c1的負(fù)極端接廣義憶阻gm的正極端；廣義憶阻gm的負(fù)極端接“地”。

二階有源廣義憶阻gm的實(shí)現(xiàn)電路如圖2所示，包括：運(yùn)算放大器um、電阻ra、rb、rm，二極管d1、d2、d3、d4，電容c0和電感l(wèi)。廣義憶阻輸入端接運(yùn)算放大器um的同相輸入端；電阻ra跨接于um的同相輸入端和輸出端之間；電阻rb跨接于um的反相輸入端和輸出端之間；um的反相輸入端串聯(lián)電阻rm后接廣義憶阻的輸出端。二極管d1的正極與d4的負(fù)極相連記作1端，1端連接廣義憶阻輸入端；二極管d4的正極與d3的正極相連記作2端；二極管d3的負(fù)極與d2的正極相連記作3端，3端接廣義憶阻輸出端；二極管d,2的負(fù)極與d1的負(fù)極相連記作4端；2端和4端之間并聯(lián)電感l(wèi)和電容c0。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種基于有源帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的四階憶阻混沌電路，其結(jié)構(gòu)及其簡單且，能產(chǎn)生混沌振蕩，可作為一種新型混沌信號(hào)源。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)具體實(shí)施方案并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中

圖1一種四階憶阻帶通濾波器混沌電路；

圖2二階有源廣義憶阻等效實(shí)現(xiàn)電路；

圖3狀態(tài)變量v1-v2平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖4狀態(tài)變量v1-v2平面實(shí)驗(yàn)相軌圖；

圖5狀態(tài)變量v0-il平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖6狀態(tài)變量v0-il平面實(shí)驗(yàn)相軌圖；

圖7狀態(tài)變量v1-il平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖8狀態(tài)變量v1-il平面實(shí)驗(yàn)相軌圖；

圖9狀態(tài)變量v2-il平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖10狀態(tài)變量v2-il平面實(shí)驗(yàn)相軌圖。

具體實(shí)施方式

數(shù)學(xué)建模：本發(fā)明采用二階有源廣義憶阻器，其等效實(shí)現(xiàn)電路如圖2所示。令二階有源廣義憶阻gm的輸入端電壓和電流分別為vm和im，流過憶阻內(nèi)部動(dòng)態(tài)元件電感l(wèi)的電流為il，電容c0的電壓v0，該有源廣義憶阻的數(shù)學(xué)模型可描述為

其中，ρ＝1/(2nvt)，is、n和vt分別代表二極管的反向飽和電流，發(fā)射系數(shù)和截止電壓，is＝5.84na，n＝1.94，vt＝25mv。

采用式(1)描述的二階有源廣義憶阻構(gòu)建一種基于有源帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的四階憶阻混沌電路，如圖1所示。令電容c0，c1，c2的電壓分別為v0，v1，v2，流過電感l(wèi)的電流為il，憶阻的輸入電壓為vm，流過憶阻的電流為im，v1和v2為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓。則有

其中，k＝1+r2/r3。由(1)式可得

可得到

圖1電路的狀態(tài)方程可用4個(gè)狀態(tài)變量v0、v1、v2和il表示為

其中，ρ＝1/(2nvt)，is、n和vt分別代表二極管的反向飽和電流，發(fā)射系數(shù)和截止電壓，is＝5.84na，n＝1.94，vt＝25mv，vm＝(v2-kv1)/(k-1)。

數(shù)值仿真：根據(jù)圖1、圖2所示一種基于有源帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的四階憶阻混沌電路，利用matlab仿真軟件平臺(tái)，可以對(duì)由(5)式描述的方程進(jìn)行數(shù)值仿真分析。選擇龍格-庫塔(ode45)算法對(duì)系統(tǒng)方程求解。選擇典型電路參數(shù)c0＝c1＝c2＝100nf、l＝100mh、r1＝5kω、r2＝1kω、r3＝50ω、ra＝rb＝rm＝2kω?？色@得此混沌電路狀態(tài)變量v1-v2、v0-il、v1-il和v2-il平面的matlab數(shù)值仿真相軌圖，分別如圖3、5、7和9所示。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：選擇型號(hào)為ad711kn的運(yùn)算放大器，并提供±15v直流工作電壓，二極管型號(hào)為1n4148，電容為獨(dú)石電容，電阻為精密可調(diào)電阻，電感為手工繞制。制作實(shí)驗(yàn)電路，通過型號(hào)為tektronixtds3034c的數(shù)字示波器驗(yàn)證典型參數(shù)下電路狀態(tài)變量在v1-v2、v0-il、v1-il和v2-il平面的相軌圖分別如圖4、6、8和10所示。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值仿真結(jié)果基本一致，進(jìn)一步證實(shí)了一種基于有源帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的四階憶阻混沌電路可產(chǎn)生混沌現(xiàn)象分析的正確性。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的一種基于有源帶通濾波器實(shí)現(xiàn)的四階憶阻混沌電路，其結(jié)構(gòu)簡單，可作為一類簡易可行的新型混沌信號(hào)產(chǎn)生電路。相信此發(fā)明對(duì)于混沌系統(tǒng)的發(fā)展將會(huì)有著較大的推進(jìn)作用。

上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。