本發(fā)明涉及一種憶阻混沌信號發(fā)生器，該電路與二階有源帶通濾波器具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，僅用有源二極管橋廣義憶阻替換線性電阻，實現(xiàn)了一種三階混沌信號源。
背景技術(shù)：
：混沌理論，是近三十年才興起的科學(xué)革命，它與相對論與量子力學(xué)同被列為二十世紀的最偉大發(fā)現(xiàn)和科學(xué)傳世之作。混沌是非線性動力學(xué)系統(tǒng)中所特有的一種運動形式，20世紀60年代以來，特別是1975年后，是混沌科學(xué)發(fā)展史上光輝燦爛的年代。大量研究工作表明，混沌與工程技術(shù)聯(lián)系愈來愈密切，電子信息工程、通信工程等領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用前景。在應(yīng)用方面，其主要分支混沌信號同步化和保密通信，使得非線性電路顯得非常重要，有目的地產(chǎn)生或強化混沌現(xiàn)象已經(jīng)成為一個關(guān)鍵性的研究課題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題實現(xiàn)一種基于有源二極管橋廣義憶阻的三階混沌信號發(fā)生器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種源于二階有源帶通濾波器的三階憶阻混沌電路，其結(jié)構(gòu)如下：所述主電路如圖3所示，包括：有源帶通濾波器電路和一階有源廣義憶阻M。有源帶通濾波器電路包括：兩個電容C1、C2，三個電阻R1、R2、R3，一個運算放大器U和一個憶阻M。電阻R1的兩端分別連接運算放大器U的輸出端和反相輸入端；電阻R2的兩端分別連接運算放大器U的輸出端和同相輸入端；電阻R3的一端連接運算放大器U的同相輸入端，另一端連接“地”；電容C1的左端連接運算放大器U的反相輸入端，C1的右端連接憶阻M的上端；電容C2的左端連接運算放大器U的輸出端，C2的右端連接憶阻M的上端；憶阻M的下端連接“地”。一階有源廣義憶阻實現(xiàn)電路如圖1所示，包括：一個二極管橋全波整流電路，一個電感L，四個電阻R、Ra、Rb、RN，一個運算放大器UM。記憶阻輸入端為a端。運算放大器UM的同相輸入端連接a端；電阻Ra的兩端分別連接UM的同相輸入端和輸出端；電阻Rb的兩端分別連接UM的反相輸入端和輸出端。電阻RN的一端連接UM的反相輸入端；RN的另一端接“地”。二極管橋全波整流電路包括二極管D1、D2、D3、D4；二極管D4的負極端與二極管D1的正極端相連記作b端；二極管D4的正極端與二極管D3的正極端相連記作c端；二極管D3的負極端與二極管D2的正極端相連記作d端，d端接“地”；二極管D2的負極端與二極管D1的負極端相連記作e端；e端串聯(lián)電感L和電阻R后接c端。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明的一種三階憶阻混沌信號發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)簡單且僅是三階電路，可作為一類新穎的、簡易可行的新型混沌信號產(chǎn)生電路。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)具體實施方案并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖1一階有源廣義憶阻電路；圖2二階有源帶通濾波電路；圖3三階憶阻混沌信號發(fā)生器電路；圖4狀態(tài)變量v1(t)-v2(t)平面數(shù)值仿真相軌圖；圖5狀態(tài)變量v1(t)-v2(t)平面實驗驗證圖；具體實施方式本發(fā)明的一種三階憶阻混沌信號發(fā)生器是在二階有源帶通濾波器基礎(chǔ)上通過有源廣義憶阻替換線性電阻得到的。數(shù)學(xué)建模：本發(fā)明采用一階有源LR廣義憶阻器，如圖1所示。令廣義憶阻輸入電壓為v，流經(jīng)的電流為i，iL為流過電感的電流，該憶阻的動力學(xué)方程如下i=(2IS+iL)tanh(ρv)-vRN---(1)]]>LdiLdt=v-RiL-1ρln[(2IS+iL)exp(ρv)2IScosh(ρv)]---(2)]]>憶阻輸入端電壓可以通過電容C1和C2的電壓v1和v2表示為v=v2-v1k-1-v1=v2-kv1k-1---(3)]]>其中，k＝1+R2/R3。采用式(1)和式(2)描述的一階有源廣義憶阻替換圖2電路中的電阻R4，可實現(xiàn)本設(shè)計的一種三階憶阻混沌信號發(fā)生器，如圖3所示。其動力學(xué)模型可以通過三個狀態(tài)變量電容C1，C2的電壓v1，v2和流過電感L的電流iL表示為dv1dt=v2-v1R1C1dv2dt=(2IS+iL)tanh(ρv)C2-vRNC2-v2-v1R1C2diLdt=vL-iLRL-1Lρln((2IS+iL)eρv2IScosh(ρv))---(4)]]>其中，v＝(v2–kv1)/(k–1)，k＝1+R2/R3，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＝5.8nA，n＝1.94，VT＝26mV。選擇參數(shù)C1＝20nF，C2＝100nF，R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝R＝50Ω，Ra＝Rb＝RN＝1kΩ和L＝100mH。為了便于分析，對式(4)作如下尺度變換x=ρv1,y=ρv2,z=ρR1iL,τ=t/(R1C2),a=C2/C1,b=2ρR1IS,c=R1/RN.d=R12C2/L,e=RR1C2/L.]]>式(4)的無量綱方程可寫為x·=a(y-x)y·=(b+z)tanh[(y-kx)/(k-1)]-c(y-kx)/(k-1)-(y-x)z·=d(y-kx)/(k-1)-ez-dH(x,y)---(6)]]>其中，數(shù)值仿真：根據(jù)圖3所示一種三階憶阻混沌信號發(fā)生器，利用MATLAB仿真軟件平臺，可以對由式(6)所描述的系統(tǒng)進行數(shù)值仿真分析。選擇龍格-庫塔(ODE23)算法對系統(tǒng)方程求解，當狀態(tài)變量初始值為v1(0)＝0V，v2(0)＝10–3V，iL(0)＝0A，選擇參數(shù)C1＝20nF，C2＝100nF，R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝R＝50Ω，Ra＝Rb＝RN＝1kΩ和L＝100mH，IS＝5.8nA，n＝1.94，VT＝26mV，k＝21。代入尺度變換后的參數(shù)a，b，c，d，e，k可獲得此混沌電路狀態(tài)變量x(t)-y(t)平面的MATLAB數(shù)值仿真相軌圖，如圖4所示。實驗驗證：選擇型號為AD711KN的運算放大器，并提供±15V直流工作電壓，二極管型號為1N4148，電容為獨石電容，電阻為精密可調(diào)電阻，電感為手工繞制。制作實驗電路，通過型號為TektronicsTDS3034C的數(shù)字示波器驗證典型參數(shù)下電路狀態(tài)變量v1(t)-v2(t)平面的相軌圖，如圖5所示。對比可以發(fā)現(xiàn)，圖4和圖5基本一致，該結(jié)果進一步證實了三階憶阻混沌信號發(fā)生器可產(chǎn)生混沌現(xiàn)象分析的正確性。本發(fā)明實現(xiàn)的一種三階憶阻混沌信號發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)簡單，可作為一類簡易可行的新型混沌信號產(chǎn)生電路。相信此發(fā)明對于混沌系統(tǒng)的發(fā)展將會有著較大的推進作用。上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(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。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。當前第1頁1 2 3