本發明涉及一種無感混沌信號發生器，將2個二階RC振蕩單元通過反向并聯二極管對非線性耦合，實現了一種簡易可靠、避免電感元件且易于IC集成的混沌信號源。

背景技術：

1983年，L.O.Chua提出了著名的產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生混沌現象的三階自治電路最緊湊、元件數最少的結構。大量研究工作表明，混沌電路和混沌系統與工程技術聯系愈來愈密切，它在計算機工程、通信工程、電子信息工程等領域中都有著廣泛的應用前景。形成具有顯著特點與優點、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。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題實現一種無感混沌信號發生器。

為解決上述技術問題，本發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的無感混沌電路，其結構如下：

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”節點，D₁的負極端接“V₂”節點；二極管D₂的正極端接“V₂”節點，D₂的負極端接“V₃”節點.

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”。

本發明的有益效果如下：

本發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的無感混沌電路，其結構簡單，避免一般混沌電路中電感元件自身寄生參數，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

為了使本發明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，對本發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的無感混沌電路；

圖2(a)狀態變量V₃(t)-V₄(t)平面數值仿真相軌圖；

圖2(b)狀態變量V₂(t)-V₃(t)平面數值仿真相軌圖；

圖3(a)狀態變量V₃(t)-V₄(t)平面實驗驗證圖；

圖3(b)狀態變量V₂(t)-V₃(t)平面實驗驗證圖。

具體實施方式

本發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)通過反向并聯二極管對非線性耦合得到的。

數學建模：本發明的文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現的無感混沌電路，如圖1所示。電路含有4個動態元件，分別為電容C₁、C₂、C₃和C₄，電路微分方程可用4個節點電壓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，發射系數和截止電壓，I_S＝5.84nA，n＝1.94，V_T＝25mV。

數值仿真：根據圖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)＝1mV，V₂(0)＝0V，V₃(0)＝0V，V₄(0)＝0V，選擇典型電路參數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變量V₃(t)-V₄(t)，V₂(t)-V₃(t)平面的MATLAB數值仿真相軌圖，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，電阻為精密可調電阻，研制實驗電路，通過型號為Tektronics TDS 3034C的數字示波器驗證典型參數下電路狀態變量在V₃(t)-V₄(t)、V₂(t)-V₃(t)平面的相軌圖分別如圖3(a)、3(b)所示。對比可以發現，圖2和圖3基本一致，該結果進一步證實了本發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的無感混沌電路可產生混沌現象分析的正確性。

本發明實現的一種文氏橋振蕩器與有源帶通濾波器非線性耦合實現的無感混沌電路，其結構簡單，可作為一類無感、簡易、可行的新型混沌信號產生電路。相信此發明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發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。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。