本發(fā)明涉及一種無感混沌信號發(fā)生器，將2個二階RC振蕩單元通過反向并聯(lián)二極管對非線性耦合，實現(xiàn)了一種簡易可靠、避免電感元件且易于IC集成的混沌信號源。

背景技術(shù)：

1983年，L.O.Chua提出了著名的產(chǎn)生雙渦卷混沌吸引子的三階自治電路——蔡氏電路，該電路被認為是能產(chǎn)生混沌現(xiàn)象的三階自治電路最緊湊、元件數(shù)最少的結(jié)構(gòu)。大量研究工作表明，混沌電路和混沌系統(tǒng)與工程技術(shù)聯(lián)系愈來愈密切，它在計算機工程、通信工程、電子信息工程等領(lǐng)域中都有著廣泛的應用前景。形成具有顯著特點與優(yōu)點、可靠實用的電子電路，可以豐富混沌電路在工程中的應用。經(jīng)典的蔡氏電路中包含手工繞制且體積較大的電感元件，電路在工作時電感會伴隨著串聯(lián)寄生電阻。因此，在工程應用中盡量避免使用電感來提高電路工作的穩(wěn)定性，此外，電感IC集成難度較大，避免電感元件有利于電路集成設計。

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)一種無感混沌信號發(fā)生器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路，其結(jié)構(gòu)如下：

所述主電路如圖1所示，包括：有源帶通濾波器電路、反向并聯(lián)二極管對和文氏橋振蕩電路。

有源帶通濾波器電路包括：1個運算放大器U₁，2個電容C₁、C₂，4個電阻R₁、R₂、R₃、R₄。電容C₂的正極端連運算放大器U₁的輸出端即“V₁”端，C₂的負極端連接“V₂”端；電阻R₁的兩端分別與U₁的輸出端和反相輸入端相連；電容C₁的正極端連U₁的反相輸入端，C₁的負極端連接“V₂”端；電阻R₂的兩端分別與U₁的輸出端和同相輸入端相連；電阻R₃的一端連接U₁的同相輸入端，R₃的另一端接“地”；電阻R₄的一端連接“V₂”端，R₄的另一端接“地”。

反向并聯(lián)二極管對包括：2個二極管D₁和D₂。二極管D₁的正極端接“V₃”節(jié)點，D₁的負極端接“V₂”節(jié)點；二極管D₂的正極端接“V₂”節(jié)點，D₂的負極端接“V₃”節(jié)點.

文氏橋振蕩電路包括：1個運算放大器U₂，2個電容C₃、C₄，4個電阻R₅、R₆、R₇、R₈。電阻R₅的一端連接U₂的同相輸入端，R₅的另一端接“地”；電容C₃的正極端連接運算放大器U₂的同相輸入端，C₃的另一端接“地”；C₄的負極端連接“V₄”端；電容C₄的正極端連運算放大器U₂的輸出端，C₄的負極端連接“V₄”端；電阻R₆的一端連接“V₄”端，R₆的另一端連接U₂的同相輸入端；電阻R₇的兩端分別與U₂的輸出端和反相輸入端相連；電阻R₈的一端連接U₂的反相輸入端，R₈的另一端接“地”。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路，其結(jié)構(gòu)簡單，避免一般混沌電路中電感元件自身寄生參數(shù)，且便于IC集成，可作為一類可行的混沌信號源應用于工程電路中。

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1一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路；

圖2(a)狀態(tài)變量V₃(t)-V₄(t)平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖2(b)狀態(tài)變量V₂(t)-V₃(t)平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖3(a)狀態(tài)變量V₃(t)-V₄(t)平面實驗驗證圖；

圖3(b)狀態(tài)變量V₂(t)-V₃(t)平面實驗驗證圖。

具體實施方式

本發(fā)明的一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路是將兩個二階RC振蕩單元(文氏橋振蕩器和有源帶通濾波器)通過反向并聯(lián)二極管對非線性耦合得到的。

數(shù)學建模：本發(fā)明的文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路，如圖1所示。電路含有4個動態(tài)元件，分別為電容C₁、C₂、C₃和C₄，電路微分方程可用4個節(jié)點電壓V₁、V₂、V₃和V₄表示為

其中，k＝1+R₂/R₃＝1+R₇/R₈，I_D＝2I_Ssinh[ρ(V₂–V₃)]，ρ＝1/(nV_T)，I_S、n和V_T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，I_S＝5.84nA，n＝1.94，V_T＝25mV。

數(shù)值仿真：根據(jù)圖1所示一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路，利用MATLAB仿真軟件平臺，可以對由式(1)描述的系統(tǒng)進行數(shù)值仿真分析。選擇龍格-庫塔(ODE45)算法對系統(tǒng)方程求解，當狀態(tài)變量初始值為V₁(0)＝1mV，V₂(0)＝0V，V₃(0)＝0V，V₄(0)＝0V，選擇典型電路參數(shù)C₁＝C₂＝C₃＝C₄＝10nF，R₁＝R₂＝R₇＝1kΩ，R₃＝R₈＝2R₅＝2R₆＝400Ω，R₄＝280Ω，I_S＝5.84nA，n＝1.94，V_T＝25mV，k＝3.5。可獲得此混沌電路狀態(tài)變量V₃(t)-V₄(t)，V₂(t)-V₃(t)平面的MATLAB數(shù)值仿真相軌圖，分別如圖2(a)、2(b)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，研制實驗電路，通過型號為Tektronics TDS 3034C的數(shù)字示波器驗證典型參數(shù)下電路狀態(tài)變量在V₃(t)-V₄(t)、V₂(t)-V₃(t)平面的相軌圖分別如圖3(a)、3(b)所示。對比可以發(fā)現(xiàn)，圖2和圖3基本一致，該結(jié)果進一步證實了本發(fā)明的一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路可產(chǎn)生混沌現(xiàn)象分析的正確性。

本發(fā)明實現(xiàn)的一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現(xiàn)的無感混沌電路，其結(jié)構(gòu)簡單，可作為一類無感、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。