一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路制造技術

本發明專利技術公開了一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路。基于二階有源帶通濾波器的電路結構形式，僅用一個憶阻W替換原有的一個電阻R，實現了一個無電感元件的憶阻混沌電路。該電路由運算放大器U，電容C1、C2，電阻R1、R2、R3和憶阻W構成。其結構簡單，避開電感元件，且易于實驗觀測和集成電路(IC)設計，可作為一種新的混沌電路用于各種基于混沌的信息工程應用中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種混沌信號發生電路，該電路基于二階有源帶通濾波器的形式，僅用一個非線性元件憶阻W替換一個線性元件電阻R，實現了一種三階的無電感元件的混沌信號源。
技術介紹
近年來，尋找拓撲結構簡單且易于物理實現的混沌電路使其適用于各種基于混沌的信息工程應用，如安全通信、混沌信號雷達和基于混沌的模擬信號轉換器等得到了越來越多的關注。基于此，本文提出一種基于二階有源帶通濾波器形式，僅用一個憶阻替換原有的一個電阻元件，在不改變原電路結構形式的情況下，實現了一個無電感元件的憶阻混沌電路。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是不改變二階有源帶通濾波器電路結構形式，實現一種無感混沌電路。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其結構如下：所述主電路如圖3所示，包括：有源帶通濾波器電路和三次非線性壓控憶阻模擬器W。有源帶通濾波器電路包括：電容C1、C2，電阻R1、R2、R3，運算放大器U和憶阻W。電阻R1的左端連接運算放大器U的輸出端，R1的右端連接U的反相輸入端；電阻R2的左端連接運算放大器U的輸出端，R2的右端連接U的同相輸入端；電阻R3的上端連接運算放大器U的同相輸入端，R3的下端連接“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W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W的上端；憶阻W的下端連接“地”。三次非線性壓控憶阻模擬器實現電路如圖1所示，包括：電容C0，電阻Ra、Rb、Rc，運算放大器Ua、Ub，乘法器M1、M2。運算放大器Ua的同相輸入端連接到憶阻輸入端a端；Ua的反相輸入端連接到Ua的輸出端，記為b端。電阻Ra的左端連接b端；Ra的右端連接運算放大器Ub的反相輸入端，記為c端。電阻Rb的左端連接c端；Rb的右端連接運算放大器Ub的輸出端，記為d端。電容C0的左端連接c端；C0的右端連接d端。模擬乘法器M1的兩個輸入端均連接d端；M1的輸出端記為e端。模擬乘法器M2的一個輸入端連接a端；M2的另一個輸入端連接e端；M2的輸出端記為f端。電阻Rc的上端連接a端；Rc的下端連接f端。運算放大器Ub的同相輸入端接“地”。本專利技術的有益效果如下：本專利技術的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其結構簡單且僅是三階電路，避開電感元件，便于集成電路(IC)設計，使其成為了一類新穎的、無電感元件的、簡易可行的新型混沌信號產生電路。對混沌信號產生及混沌系統的發展起到較大的推進作用。附圖說明為了使本專利技術的內容更容易被清楚的理解，下面根據具體實施方案并結合附圖，對本專利技術作進一步詳細的說明，其中圖1三次非線性壓控憶阻模擬器實現電路及憶阻符號圖；圖2二階有源帶通濾波器電路；圖3三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路；圖4狀態變量V1(t)-V2(t)平面數值仿真相軌圖；圖5狀態變量V1(t)-V2(t)平面實驗驗證圖；具體實施方式本專利技術的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路是在二階有源帶通濾波器基礎上通過憶阻替換線性電阻得到的。數學建模：本專利技術采用一種三次非線性壓控憶阻模擬器，如圖1所示。令憶阻模擬器的輸入端電壓為v，流經憶阻模擬器的電流為i，積分電容C0的端電壓為v0，則該憶阻模擬器的動力學模型可由如下狀態方程描述圖2為一種二階有源帶通濾波器，其動力學模型可以通過兩個節點電壓V1和V2表示為其中，k＝1+R2/R3。采用式(1)和式(2)描述的憶阻器替換圖2電路中的電阻R，可實現本設計的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，如圖3所示。其動力學模型可以通過節點電壓V0，V1和V2表示為其中，k＝1+R2/R3，g為乘法器的輸出尺度因子，且g＝0.1。選擇參數C0＝5nF，C1＝C2＝100nF，R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝50Ω，Ra＝5kΩ，Rb＝50kΩ，Rc＝120Ω和g＝0.1。可以發現，共有10個可變參數。為了便于分析，對式(4)作如下尺度變換式(4)的無量綱方程可寫為此時，式(6)無量綱方程可變參數減少到5個。它們分別為δ＝8,ρ＝80,ε＝166.67,g＝0.1,k＝21(7)通過計算得到該電路有三個平衡點典型參數下，三個平衡點處的特征方程的特征根可被計算為可以得到，P0和P±有兩個擁有正實部的共軛復根和一個負實根，都是不穩定的鞍焦。因此，在不穩定鞍焦的鄰域可能產生自激混沌吸引子。利用Wolf算法計算得到典型參數下的三個李雅普諾夫指數分別為：L1＝1.0960，L2＝0.0034，L3＝–6.2382。因為存在正李雅普諾夫指數，可以證明該電路產生的吸引子是混沌的。數值仿真：根據圖3所示一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，利用MATLAB仿真軟件平臺，可以對由式(4)所描述的系統進行數值仿真分析。選擇龍格-庫塔(ODE45)算法對系統方程求解，當狀態變量初始值為V1(0)＝0V，V2(0)＝10–6V，V3(0)＝0V，選擇參數C0＝5nF，C1＝C2＝100nF，R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝50Ω，Ra＝5kΩ，Rb＝50kΩ，Rc＝120Ω和g＝0.1，可獲得此混沌電路狀態變量V1(t)-V2(t)平面的MATLAB數值仿真相軌圖，如圖4所示。實驗驗證：選擇型號為AD711KN的運算放大器和型號為AD633JN的模擬乘法器，并提供±15V直流工作電壓，電容為獨石電容，電阻為精密可調電阻。制作實驗電路，通過型號為TektronicsTDS3034C的數字示波器驗證典型參數下電路狀態變量V1(t)-V2(t)平面的相軌圖，如圖5所示。對比可以發現，圖4和圖5基本一致，該結果進一步證實了三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路可產生混沌現象分析的正確性。本專利技術實現的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其結構簡單，避開電感元件，有效避免了物理電路中電感元件內部寄生參數影響；便于集成電路(IC)設計，使其成為了一類新穎的、無電感元件的、簡易可行的新型混沌信號產生電路。相信此專利技術對于混沌系統的發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專利技術所作的舉例，而并非是對本專利技術的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，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。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其特征在于：不改變二階有源帶通濾波器的電路結構形式，僅用一個憶阻W替換原有的一個電阻R，實現了一個無感憶阻混沌電路。

【技術特征摘要】
1.一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其特征在于：不改變二階有源帶通濾波器的電路結構形式，僅用一個憶阻W替換原有的一個電阻R，實現了一個無感憶阻混沌電路。2.根據權利要求1所述的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其特征在于：主電路包括電容C1、C2，電阻R1、R2、R3，運算放大器U和憶阻W。電阻R1的左端連接運算放大器U的輸出端，R1的右端連接U的反相輸入端；電阻R2的左端連接運算放大器U的輸出端，R2的右端連接U的同相輸入端；電阻R3的上端連接運算放大器U的同相輸入端，R3的下端連接“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W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W的上端；憶阻W的下端連接“地”。3.根據權利要求1所述的一種三階憶阻有源帶通濾波器混沌電路，其特征在于：所述憶阻W包括電容C0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：包伯成，王寧，楊艷，徐權，陳墨，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32