本實用新型屬于非線性信號發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種含四參數(shù)的Shimizu-Morioka混沌電路。

背景技術(shù)：

早在1980年，Shimizu T.和Morioka N.就構(gòu)造了Shimizu-Morioka系統(tǒng)，比經(jīng)典Lorenz混沌系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上少一項，所以研究該類混沌系統(tǒng)尤為重要；Shimizu-Morioka混沌系統(tǒng)應(yīng)用于實際中，最直接方法便為構(gòu)造混沌電路，設(shè)計具有簡單項可產(chǎn)生豐富混沌系統(tǒng)的電路，在非線性電路設(shè)計中非常重要。若將含有參數(shù)較多的混沌系統(tǒng)電路應(yīng)用到教學中，更能夠加強學生了解參數(shù)對混沌系統(tǒng)影響的理解，因此需要設(shè)計合理的電阻阻值，使得該混沌系統(tǒng)的輸出信號具有很強的混沌特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的是提供一種含四參數(shù)的Shimizu-Morioka混沌電路，通過設(shè)計合理的電阻，能夠使其系統(tǒng)雖然簡單但輸出信號卻具有很強的混沌特性。

為了達到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為：

一種含四參數(shù)的Shimizu-Morioka混沌電路，包括第一通道、第二通道和第三通道；

所述的第一通道的前一級輸出端連接第二通道的第一輸入端、第二通道的乘法器A2的第一輸入引腳和第三通道的乘法器A1的第一、第二輸入引腳；第二通道的輸出端連接第二通道的第二輸入端；第二通道輸出信號的前一級輸出信號連接第一通道的信號輸入端；第三通道的輸出信號連接第三通道的第一輸入信號端和第二通道的乘法器的第二輸入引腳。

所述的第一通道包括反相器U1，反相器U1的2引腳接電阻R11、電阻R12的一端，電阻R11的另一端連接第二通道的輸出的前一級信號y，電阻R12另一端連接反相器U1的6引腳；反相器U1的6引腳通過電阻R13連接反相積分器U3的2引腳和電容C1的一端，電容C1的另一端連接反相積分器U3的6引腳；反相積分器U3的6引腳通過電阻R14連接到反相器U2的2引腳，反相器U2的2引腳連接電阻R15一端，電阻R15另一端連接反相器U2的6引腳；反相器U1的3引腳、反相器的U2的3引腳與反相積分器U3的3引腳接地，反相器U1的4引腳、反相器U2的4引腳與反相積分器U3的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U1的7引腳、反相器U2的7引腳與反相積分器U3的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第二通道包括乘法器A2，乘法器A2輸出端通過電阻R22與反相器U4的引腳2相連；反相器的U4的2引腳與電阻R21、電阻R1的一端相連，電阻R21的另一端與第一通道輸出的前一級輸出信號連接，電阻R1的另一端與第二通道輸出信號連接，反相器的U4的2引腳通過電阻R24連接反相器U4的6引腳；反相器U4的6引腳通過電阻R25連接反相積分器U6的2引腳和電容C2的一端，電容C2的另一端連接反相積分器U6的6引腳；反相積分器U6的6引腳通過電阻R26連接到反相器U5的2引腳；反相器U5的2引腳連接電阻R27一端，電阻R27另一端連接反相器U5的6引腳，反相器U4的3引腳、反相器U5的3引腳與反相積分器U6的3引腳接地；反相器U4的4引腳、反相器U5的4引腳與反相積分器U6的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U4的7引腳、反相器U5的7引腳與反相積分器U6的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第三通道包括乘法器A1，乘法器A1輸出端通過R35連接到反相器U7的2引腳，電阻R34的一端和電阻R36的一端，電阻R34的另一端連接第三通道輸出信號，電阻R36的另一端連接反相器U7的引腳6；反相器U7的引腳6通過電阻R37連接反相積分器U9的2引腳，反相積分器U9引腳2連接電容C3的一端，電容C3的另一端連接反相積分器U9的6引腳；反相積分器U9的6引腳通過電阻R38連接到反相器U8的2引腳；反相器U8的2引腳連接電阻R39一端，電阻R39另一端連接反相器U8的6引腳；反相器U7的3引腳、反相積分器U9的3引腳、反相器U8的3引腳接地；反相器U7的4引腳、反相積分器U9的4引腳、反相器U8的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U7的7引腳、反相器積分U9的7引腳、反相器U8的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第一通道反相器U2的輸出端信號是-x，反相積分器U3的輸出端是信號x，電阻R11＝83kΩ，R12＝R13＝R15＝10KΩ,R14＝1KΩ,C1＝10nF。

所述的第二通道反相器U5的輸出端信號是-y，反相積分器U6的輸出端是信號y，電阻R21＝50KΩ，R22＝10KΩ，R1＝117KΩ，R27＝10KΩ,C2＝10nF，R24＝R25＝R26＝10KΩ。

所述的第三通道反相器U8的輸出端信號是-z，第三通道反相積分器U9的輸出端是信號z，電阻R34＝200kΩ，R35＝10kΩ，R36＝＝R37＝R38＝R39＝10KΩ，C3＝10nF。

所述的反相器U1、反相器U2、反相積分器U3、反相器U4、反相器U5、反相積分器U6、反相器U7、反相器U8、反相積分器U9采用運放器LM741。

所述的乘法器A1、乘法器A2采用乘法器AD633。

所述的VCC＝15，VDD＝-15V。

本實用新型的有益效果：

應(yīng)用本實用新型，在普通的示波器上即可觀察出x-y，x-z，y-z相圖，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，電路性能可靠且易實現(xiàn)，適用于大學混沌實驗教學、非線性電路演示等，在信息安全、通信保密等領(lǐng)域中有著重要的價值。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路圖。

圖2是圖1的x輸出波形圖。

圖3是圖1的y輸出波形圖。

圖4是圖1的z輸出波形圖。

圖5是圖1的x-y輸出相圖。

圖6是圖1的x-z輸出相圖。

圖7是圖1的y-z輸出相圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做詳細描述。

參照圖1，一種含四參數(shù)的Shimizu-Morioka混沌電路，包括第一通道、第二通道和第三通道；

所述的第一通道的前一級輸出端連接第二通道的第一輸入端、第二通道的乘法器A2的第一輸入引腳和第三通道的乘法器A1的第一、第二輸入引腳；第二通道的輸出端連接第二通道的第二輸入端；第二通道輸出信號的前一級輸出信號連接第一通道的信號輸入端；第三通道的輸出信號連接第三通道的第一輸入信號端和第二通道的乘法器的第二輸入引腳。

所述的第一通道包括反相器U1，反相器U1的2引腳接電阻R11、電阻R12的一端，電阻R11的另一端連接第二通道的輸出的前一級信號y，電阻R12另一端連接反相器U1的6引腳；反相器U1的6引腳通過電阻R13連接反相積分器U3的2引腳和電容C1的一端，電容C1的另一端連接反相積分器U3的6引腳；反相積分器U3的6引腳通過電阻R14連接到反相器U2的2引腳，反相器U2的2引腳連接電阻R15一端，電阻R15另一端連接反相器U2的6引腳；反相器U1的3引腳、反相器的U2的3引腳與反相積分器U3的3引腳接地，反相器U1的4引腳、反相器U2的4引腳與反相積分器U3的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U1的7引腳、反相器U2的7 引腳與反相積分器U3的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第二通道包括乘法器A2，乘法器A2輸出端通過電阻R22與反相器U4的引腳2相連；反相器的U4的2引腳與電阻R21、電阻R1的一端相連，電阻R21的另一端與第一通道輸出的前一級輸出信號連接，電阻R1的另一端與第二通道輸出信號連接，反相器的U4的2引腳通過電阻R24連接反相器U4的6引腳；反相器U4的6引腳通過電阻R25連接反相積分器U6的2引腳和電容C2的一端，電容C2的另一端連接反相積分器U6的6引腳；反相積分器U6的6引腳通過電阻R26連接到反相器U5的2引腳；反相器U5的2引腳連接電阻R27一端，電阻R27另一端連接反相器U5的6引腳，反相器U4的3引腳、反相器U5的3引腳與反相積分器U6的3引腳接地；反相器U4的4引腳、反相器U5的4引腳與反相積分器U6的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U4的7引腳、反相器U5的7引腳與反相積分器U6的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第三通道包括乘法器A1，乘法器A1輸出端通過R35連接到反相器U7的2引腳，電阻R34的一端和電阻R36的一端，電阻R34的另一端連接第三通道輸出信號，電阻R36的另一端連接反相器U7的引腳6；反相器U7的引腳6通過電阻R37連接反相積分器U9的2引腳，反相積分器U9引腳2連接電容C3的一端，電容C3的另一端連接反相積分器U9的6引腳；反相積分器U9的6引腳通過電阻R38連接到反相器U8的2引腳；反相器U8的2引腳連接電阻R39一端，電阻R39另一端連接反相器U8的6引腳；反相器U7的3引腳、反相積分器U9的3引腳、反相器U8的3引腳接地；反相器U7的4引腳、反相積分器U9的4引腳、反相器U8的4引腳接VDD(負電壓)，反相器U7的7引腳、反相器積分U9的7引腳、反相器U8的7引腳接VCC(正電壓)；

所述的第一通道反相器U2的輸出端信號是-x，反相積分器U3的輸出端是信號x，電阻R11＝83kΩ，R12＝R13＝R15＝10KΩ,R14＝1KΩ,C1＝10nF。

所述的第二通道反相器U5的輸出端信號是-y，反相積分器U6的輸出端是信號y，電阻R21＝50KΩ，R22＝10KΩ，R1＝117KΩ，R27＝10KΩ,C2＝10nF，R24＝R25＝R26＝10KΩ。

所述的第三通道反相器U8的輸出端信號是-z，第三通道反相積分器U9的輸出端是信號z，電阻R34＝200kΩ，R35＝10kΩ，R36＝＝R37＝R38＝R39＝10KΩ，C3＝10nF。

所述的反相器U1、反相器U2、反相積分器U3、反相器U4、反相器U5、反相積分器U6、反相器U7、反相器U8、反相積分器U9采用運放器LM741。

所述的乘法器A1、乘法器A2采用乘法器AD633。

所述的VCC＝15，VDD＝-15V。

本實用新型的工作原理為：

該電路的混沌特性非常復雜，若將該輸出信號作為載波信號，與目標信號通過相關(guān)算法調(diào)制，因為混沌信號的偽隨機性，則可以滿足保密通信以及抗破解的目的。所涉及的無量綱數(shù)學模型如下：

式(1)中，x,y,z為系統(tǒng)變量，a,b,c,d為系統(tǒng)參數(shù)，當a＝1.2,b＝2,c＝0.85,d＝0.5時，系統(tǒng)(1)即含有四參數(shù)Shimizu-Morioka混沌系統(tǒng)，此時本實用新型的振蕩電路的方程為：

本實用新型所涉及的電路包括第一、第二、第三通道，第一、第二、第三通道的電路分時實現(xiàn)了式(2)中的第一、第二、第三函數(shù)，模擬乘法器使用AD633時，電路的輸出波形圖見圖2、圖3、圖4，電路輸出的相圖見圖5、圖6、圖7，圖上放映出了含有四參數(shù)Shimizu-Morioka系統(tǒng)電路的混沌特性，豐富了混沌的類型，為混沌應(yīng)用于通信保密器以及加密提供了選擇。