四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二極管混合電路替換經(jīng)典 文氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻，從而構(gòu)成了一種新型的憶阻混沌信號(hào)發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 混沌理論是過去五十年來蓬勃發(fā)展起來的一門學(xué)科?；煦绗F(xiàn)象無處不在，它幾乎 滲透到人類社會(huì)中每個(gè)角落。大量的研究表明，混沌在生物工程、力學(xué)工程、電子工程、數(shù)據(jù) 加密、保密通信、電力電網(wǎng)動(dòng)態(tài)分析和保護(hù)等領(lǐng)域存在著廣闊的應(yīng)用前景。早期的混沌系統(tǒng) 生成模型，如Lorenz大氣端流方程、Logistic蟲口模型、蔡氏混純電路等?？傮w來說，混純電 路物理實(shí)現(xiàn)的簡單性及其所產(chǎn)生吸引子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是開展混沌電路研究的兩個(gè)重 要方向。
[0003] 文氏橋振蕩電路，又稱為RC橋式振蕩器，是另一種應(yīng)用非常廣泛的正弦波RC振蕩 電路，它由一個(gè)同相放大器和RC串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)組成。具有振蕩較穩(wěn)定、波形良好、振蕩頻 率在較寬的范圍內(nèi)能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。在文氏橋振蕩電路拓?fù)渖显黾臃蔷€性元件或 者兩個(gè)文氏橋通過非線性耦合，可構(gòu)成各種混沌或超混沌系統(tǒng)。因此，通過采用二極管對(duì)串 聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成的二極管混合電路替換經(jīng)典文氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻， 可簡單地構(gòu)建一種四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器。其結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有顯著的混沌特 性，對(duì)于憶阻混沌電路的應(yīng)用發(fā)展起到較大的推進(jìn)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種由混合二極管對(duì)實(shí)現(xiàn)的四階文氏橋 混沌信號(hào)發(fā)生器的方法，電路采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成的二極管混合電路替換 經(jīng)典文氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻，從而實(shí)現(xiàn)一種新型混沌信號(hào)發(fā)生器，電路結(jié) 構(gòu)簡單、且易于電路實(shí)現(xiàn)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二 極管混合電路替換經(jīng)典文氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻構(gòu)成的文氏橋混沌信號(hào)發(fā) 生器，其結(jié)構(gòu)如下：
[0006] -種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二極管混合電路替換經(jīng)典文氏橋振蕩 電路中RC并聯(lián)分支中的電阻構(gòu)成的文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于:包括電容&、電容 C2、電容C3、電感L、電阻R、電阻Rf、電阻Ri、二極管對(duì)、運(yùn)算放大器U。；其中電感L與電容C3并聯(lián) 構(gòu)成LC振蕩電路;二極管對(duì)與LC振蕩電路串聯(lián)。所述二極管對(duì)包括:二極管DjP二極管D2構(gòu) 成簡單的非線性組件;其中二極管Di的負(fù)極端與二極管D2正極端相連;二極管Di的正極端與 二極管D 2負(fù)極端相連，分別記為a端和b端。
[0007] 進(jìn)一步，電感L的一端與二極管D2負(fù)極端相連;電感L的另一端與電容C3的負(fù)極端相 連，記為c端；電容C 3的正極端與二級(jí)管Di的正極端相連，記為d端；電容(：2的正極端與電阻R 的一端相連；電容(：2的負(fù)極端與運(yùn)算放大器U的正極輸入端相連，記為e端；電阻R的另一端 與運(yùn)算放大器U的輸出端相連，記為f端；電阻Rf的一端與f端相連，另一端與運(yùn)算放大器U的 負(fù)極輸入端相連，記為g端；電阻Ri的一端與g端相連，另一端與電容Ci的負(fù)極端相連，記為h 端;電容Ci的正極端與e端相連，記為i端;其中c、i端分別與h、a端相連;h端接地。
[0008] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二極管混合電路替換經(jīng) 典文氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻構(gòu)成的文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器含有四個(gè)狀態(tài)變 量，分別為電容Cl兩端電壓VI，電容C2兩端電壓V2,電容C3兩端電壓V3,流過電感L電流iL。
[0009] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0010] 本發(fā)明的一種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二極管混合電路替換經(jīng)典文 氏橋振蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻構(gòu)成的文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)電路參數(shù)即 可產(chǎn)生混沌吸引子、周期極限環(huán)等復(fù)雜的非線性現(xiàn)象，使其成為了一類新型的混沌信號(hào)發(fā) 生器。其結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有顯著的混沌特性。
【附圖說明】
[0011] 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)施例并結(jié)合附圖，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中：
[0012] 圖1 一種采用二極管對(duì)串聯(lián)無源LC濾波器構(gòu)成二極管混合電路替換經(jīng)典文氏橋振 蕩電路中RC并聯(lián)分支中的電阻構(gòu)成的文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)電路；
[0013] 圖2(a)電路元件參數(shù)R = 22kQ時(shí)，四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-V3平面上的相 軌圖；
[0014] 圖2(b)電路元件參數(shù)R=24.5kQ時(shí)，四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-V3平面上的 相軌圖；
[0015] 圖2(c)電路元件參數(shù)R = 30kQ時(shí)，四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-V3平面上的相 軌圖；
[0016] 圖2(d)電路元件參數(shù)R = 34kQ時(shí)，四階文氏橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-V3平面上的相 軌圖；
[0017]圖3(a)電路元件參數(shù)R = 22kQ時(shí)，實(shí)驗(yàn)測量得至Ijvi-V3平面上的相軌圖；
[0018]圖3(b)電路元件參數(shù)R = 24.5kQ時(shí)，實(shí)驗(yàn)測量得到V1-V3平面上的相軌圖；
[0019] 圖3(c)電路元件參數(shù)R = 30kQ時(shí)，實(shí)驗(yàn)測量得到￥1-￥3平面上的相軌圖；
[0020] 圖3(d)電路元件參數(shù)R = 34kQ時(shí)，實(shí)驗(yàn)測量得到￥1-￥3平面上的相軌圖；
[0021 ]圖4電路元件參數(shù)R變化時(shí)，狀態(tài)變量V1的分岔圖；
[0022] 圖5電路元件參數(shù)R變化時(shí)的Lyapunov指數(shù)譜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]數(shù)學(xué)建模:圖1所示電路中所述的二極管Dk的本構(gòu)關(guān)系可描述為
[0024] a(e2m -?) (1)
[0025] 其中，1^=1，2，0=1/(11￥1')，￥1{和11<分別表示通過二極管橋〇1 {的電壓和電流，15，11和 Vt分別表示二極管反向飽和電流、發(fā)射系數(shù)和熱電壓。
[0026]根據(jù)圖1所示電路，利用基爾霍夫電壓和電流定律及電路元件的本構(gòu)關(guān)系可得：
[0028] 其中1^ =沿/心，0=1/(1^)，15，11和￥1分別為二極管的反向飽和電流、發(fā)射系
[0029] 數(shù)和熱電壓。圖1中，兩個(gè)二極管采用1N4148型號(hào)的二極管，參數(shù)為Is = 6.89nA，n = 1.83，VT=26mV〇
[0030] 數(shù)值仿真:利用MATLAB仿真軟件平臺(tái)，可以對(duì)由（2)式所描述的電路進(jìn)行數(shù)值仿真 分析。采用龍格-庫塔(0DE45)算法對(duì)系統(tǒng)方程求解，可得此電路狀態(tài)變量的相軌圖。選取典 型電路參數(shù):Ri = 2kQ、Rf = 6kQ、R=24kQ、1=1〇111!1、(：1 = 11^、〇2 = 1(^卩、〇3 = 4.74卩，電路狀 態(tài)變量的狀態(tài)初值為(〇V，0.1 V，0V，0A)時(shí)，改變電路元件參數(shù)R的值，其在V1-V3平面上對(duì)應(yīng) 的MATLAB數(shù)值仿真相軌圖如圖2所示，其中，圖2(a)是電路元件參數(shù)R = 22k Ω時(shí)，四階文氏 橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-V3平面上的投影；圖2(b)是電路元件參數(shù)R = 24.5kQ時(shí)，四階文氏 橋混沌信號(hào)發(fā)生器在V1-