本發(fā)明涉及一種混沌信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)易可靠的二階非自治混沌信號(hào)源。

背景技術(shù)：

憶阻器是華裔科學(xué)家蔡少棠于上世紀(jì)七十年代提出的一個(gè)新概念，是除電感器、電容器和電阻器之外的第四種基本元器件。憶阻器的顯著特點(diǎn)是具有記憶性和非線性，能夠模擬類似神經(jīng)元的行為，是模擬人腦最理想的物理器件。2008年惠普公司實(shí)驗(yàn)室首次制成納米級(jí)tio2器件，使國(guó)際電工電子技術(shù)屆一片震驚，隨后幾年關(guān)于憶阻及其相關(guān)應(yīng)用的報(bào)道呈井噴式增長(zhǎng)。憶阻混沌電路便是其中的一個(gè)應(yīng)用分支，引入憶阻之后的混沌電路比常規(guī)非線性電路具有更復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為。尋找拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單且元件數(shù)量更少的混沌電路，形成具有顯著特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)、可靠實(shí)用的電子電路，可以豐富混沌信號(hào)發(fā)生器在工程中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題實(shí)現(xiàn)一種有源二階憶阻混沌信號(hào)發(fā)生器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路，其結(jié)構(gòu)如下：

所述主電路如圖2所示，包括：標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓信號(hào)源ac，運(yùn)算放大器u，電阻r，電容c1，和一階有源廣義憶阻gm；信號(hào)源ac的正極端接運(yùn)算放大器u的同相輸入端，ac的負(fù)極端接“地”；u的反相輸入端和輸出端相連，此時(shí)u構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器(又稱作緩沖器)；電阻r的左端連接u的輸出端，r的右端連接電容c1的正極端，c1的負(fù)極端接“地”；廣義憶阻gm的正極端連接電容c1的正極端，gm的負(fù)極端接“地”；

一階廣義憶阻gm的實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示，包括：電阻ra、rb、rm、r0，二極管d1、d2、d3、d4，電感l(wèi)，和運(yùn)算放大器um。記廣義憶阻gm輸入端為“1”，輸出端為“2”?！?”端連接運(yùn)算放大器um的同相輸入端，um的同相輸入端和輸出端之間跨接電阻ra，um的反相輸入端和輸出端之間跨接電阻rb，電阻rm的上端連接um的反相輸入端，rm的下端連接“2”端。二極管d1的正極與d4的負(fù)極相連記作a端，a端接廣義憶阻輸入端“1”；二極管d1的負(fù)極與d2的負(fù)極相連記作b端；二極管d2的正極與d3的負(fù)極相連記作c端，c端接廣義憶阻輸出端“2”；二極管d3的正極與d4的正極相連記作d端；d端串聯(lián)電感l(wèi)和電阻r0后接b端。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路，其結(jié)構(gòu)及其簡(jiǎn)單且，能產(chǎn)生復(fù)雜的非線性現(xiàn)象，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憶阻符號(hào)及一階有源廣義憶阻等效電路；

圖2一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路；

圖3狀態(tài)變量x-y平面數(shù)值仿真相軌圖；

圖4狀態(tài)變量v1(t)-il(t)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)明采用一階有源廣義憶阻器，其等效實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示。令一階有源廣義憶阻gm的輸入端電壓和電流分別為v和i，流過憶阻內(nèi)部動(dòng)態(tài)元件電感l(wèi)的電流為il，該憶阻的數(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)描述的一階廣義憶阻構(gòu)建二階非自治混沌電路，如圖2所示。其動(dòng)力學(xué)模型可通過電容c1的電壓v1和流過憶阻內(nèi)部動(dòng)態(tài)元件電感l(wèi)的電流il表示為

其中，vs＝asin(2πft)為正弦電壓信號(hào)，a＝2v，f＝6khz。

對(duì)式(2)作如下尺度變換

式(2)的無量綱方程可寫為

數(shù)值仿真：根據(jù)圖2所示一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路，利用matlab仿真軟件平臺(tái)，可以對(duì)由式(4)所描述的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真分析。選擇龍格-庫(kù)塔(ode)算法對(duì)系統(tǒng)方程求解。選擇典型電路參數(shù)c1＝20nf、r＝2kω、ra＝rb＝2kω、rm＝1kω、r0＝50ω、l＝100mh、a＝2v、f＝6khz。代入式(3)作尺度變換后的參數(shù)，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3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，使用型號(hào)為tektronixafg3102c的數(shù)字信號(hào)源提供標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓信號(hào)，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(t)-il(t)平面的相軌圖如圖4所示。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，圖3和圖4基本一致，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路可產(chǎn)生混沌現(xiàn)象分析的正確性。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可作為一類簡(jiǎn)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。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于有源二極管橋憶阻的二階非自治混沌電路。該電路由交流電壓信號(hào)源AC、運(yùn)算放大器U、電阻R、電容C1和一階有源廣義憶阻GM構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)易、可靠且電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的混沌信號(hào)發(fā)生器。該信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的混沌信號(hào)可作為一種隨機(jī)信號(hào)應(yīng)用于混沌保密通信、混沌信號(hào)同步以及人工噪聲等。

技術(shù)研發(fā)人員：徐權(quán);王寧;張琴玲;包伯成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.11
技術(shù)公布日：2017.09.01