一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路。该电路由运算放大器U、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2和二阶有源广义忆阻GM构成，其中，二阶有源广义忆阻GM由1个电流反向器(实现电阻‑RM)、1个二极管整流桥和1个并联LC网络构成。通过调节合适参数，可实现一个简易、可靠的混沌信号源。该电路产生的复杂的混沌信号可作为一种随机信号应用于保密通信等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路
本专利技术涉及一种混沌信号产生电路，实现一种简易可靠的自治混沌信号源。
技术介绍
由于忆阻器独特的非线性特性，近30年，对引入忆阻的忆阻混沌电路的研究呈爆发式增长。遗憾的是，忆阻器目前造价高昂，且制造工艺极其复杂，仅极少的企业掌握其制造技术，在短期内无法从市场获取。幸运的是，使用已有的常规模拟电子器件，比如运算放大器、电容、电阻、电感等，可设计等效电路来模拟忆阻器的特性。在设计电路时，考虑到电路的可行性与实用性，通常电路设计以结构简单、易实施为目标。由二极管实现的全波整流桥，级联RC、RL、LC网络实现的忆阻等效电路具有电路简单、工作稳定等优点。因此，基于二极管桥的广义忆阻引入电路可产生稳定的混沌信号，以便更好的在工程应用中发挥作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种混沌信号产生电路。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种四阶忆阻带通滤波器混沌电路，其结构如下：所述主电路如图1所示，包括：运算放大器U，电阻R1、R2、R3、电容C1、C2和二阶有源广义忆阻GM；运算放大器U的反相输入端和输出端之间跨接电阻R1，U的同相输入端和输出端之间跨接电阻R2，电阻R3的一端连接U的同相输入端，R3的另一端端接“地”；电容C1的正极端连接U的反相输入端，C1的负极端接广义忆阻GM的正极端；电容C2的正极端连接U的输出端，C1的负极端接广义忆阻GM的正极端；广义忆阻GM的负极端接“地”。二阶有源广义忆阻GM的实现电路如图2所示，包括：运算放大器UM、电阻Ra、Rb、RM，二极管D1、D2、D3、D4，电容C0和电感L。广义忆阻输入端接运算放大器UM的同相输入端；电阻Ra跨接于UM的同相输入端和输出端之间；电阻Rb跨接于UM的反相输入端和输出端之间；UM的反相输入端串联电阻RM后接广义忆阻的输出端。二极管D1的正极与D4的负极相连记作1端，1端连接广义忆阻输入端；二极管D4的正极与D3的正极相连记作2端；二极管D3的负极与D2的正极相连记作3端，3端接广义忆阻输出端；二极管D,2的负极与D1的负极相连记作4端；2端和4端之间并联电感L和电容C0。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，其结构及其简单且，能产生混沌振荡，可作为一种新型混沌信号源。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施方案并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1一种四阶忆阻带通滤波器混沌电路；图2二阶有源广义忆阻等效实现电路；图3状态变量v1-v2平面数值仿真相轨图；图4状态变量v1-v2平面实验相轨图；图5状态变量v0-iL平面数值仿真相轨图；图6状态变量v0-iL平面实验相轨图；图7状态变量v1-iL平面数值仿真相轨图；图8状态变量v1-iL平面实验相轨图；图9状态变量v2-iL平面数值仿真相轨图；图10状态变量v2-iL平面实验相轨图。具体实施方式数学建模：本专利技术采用二阶有源广义忆阻器，其等效实现电路如图2所示。令二阶有源广义忆阻GM的输入端电压和电流分别为vM和iM，流过忆阻内部动态元件电感L的电流为iL，电容C0的电压v0，该有源广义忆阻的数学模型可描述为其中，ρ＝1/(2nVT)，IS、n和VT分别代表二极管的反向饱和电流，发射系数和截止电压，IS＝5.84nA，n＝1.94，VT＝25mV。采用式(1)描述的二阶有源广义忆阻构建一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，如图1所示。令电容C0，C1，C2的电压分别为v0，v1，v2，流过电感L的电流为iL，忆阻的输入电压为vM，流过忆阻的电流为iM，V1和V2为两个节点电压。则有其中，k＝1+R2/R3。由(1)式可得可得到图1电路的状态方程可用4个状态变量v0、v1、v2和iL表示为其中，ρ＝1/(2nVT)，IS、n和VT分别代表二极管的反向饱和电流，发射系数和截止电压，IS＝5.84nA，n＝1.94，VT＝25mV，vM＝(v2-kv1)/(k-1)。数值仿真：根据图1、图2所示一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，利用MATLAB仿真软件平台，可以对由(5)式描述的方程进行数值仿真分析。选择龙格-库塔(ODE45)算法对系统方程求解。选择典型电路参数C0＝C1＝C2＝100nF、L＝100mH、R1＝5kΩ、R2＝1kΩ、R3＝50Ω、Ra＝Rb＝RM＝2kΩ。可获得此混沌电路状态变量v1-v2、v0-iL、v1-iL和v2-iL平面的MATLAB数值仿真相轨图，分别如图3、5、7和9所示。实验验证：选择型号为AD711KN的运算放大器，并提供±15V直流工作电压，二极管型号为1N4148，电容为独石电容，电阻为精密可调电阻，电感为手工绕制。制作实验电路，通过型号为TektronixTDS3034C的数字示波器验证典型参数下电路状态变量在v1-v2、v0-iL、v1-iL和v2-iL平面的相轨图分别如图4、6、8和10所示。对比可以发现，实验结果和数值仿真结果基本一致，进一步证实了一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路可产生混沌现象分析的正确性。本专利技术实现的一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，其结构简单，可作为一类简易可行的新型混沌信号产生电路。相信此专利技术对于混沌系统的发展将会有着较大的推进作用。上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，其特征在于：运算放大器U，电阻R1、R2、R3、电容C1、C2和二阶有源广义忆阻GM构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，其特征在于：运算放大器U，电阻R1、R2、R3、电容C1、C2和二阶有源广义忆阻GM构成。2.根据权利要求1所述的一种四阶忆阻带通滤波器混沌电路，其特征在于：运算放大器U的反相输入端和输出端之间跨接电阻R1，U的同相输入端和输出端之间跨接电阻R2，电阻R3的一端连接U的同相输入端，R3的另一端端接“地”；电容C1的正极端连接U的反相输入端，C1的负极端接有源广义忆阻GM的正极端；电容C2的正极端连接U的输出端，C1的负极端接广义忆阻GM的正极端；有源广义忆阻GM的负极端接“地”。3.根据权利要求1所述的一种基于有源带通滤波器实现的四阶忆阻混沌电路，其特征在于：二阶有源广义忆阻GM的实现电路包括：运算放大器UM、电阻Ra、Rb、RM，二极管D1、D2、D3、D4，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐权，王宁，包伯成，蒋涛，吴平业，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32