RU2256287C1 - Chaotic wave oscillator - Google Patents

Chaotic wave oscillator Download PDF

Info

Publication number
RU2256287C1
RU2256287C1 RU2004100287/09A RU2004100287A RU2256287C1 RU 2256287 C1 RU2256287 C1 RU 2256287C1 RU 2004100287/09 A RU2004100287/09 A RU 2004100287/09A RU 2004100287 A RU2004100287 A RU 2004100287A RU 2256287 C1 RU2256287 C1 RU 2256287C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
transistor
terminal
emitter
resistor
Prior art date
Application number
RU2004100287/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Г. Прокопенко (RU)
В.Г. Прокопенко
Original Assignee
Прокопенко Вадим Георгиевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Прокопенко Вадим Георгиевич filed Critical Прокопенко Вадим Георгиевич
Priority to RU2004100287/09A priority Critical patent/RU2256287C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256287C1 publication Critical patent/RU2256287C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering; chaotic electromagnetic wave sources.
SUBSTANCE: proposed chaotic wave oscillator has negative-resistance nonlinear device, capacitor, two inductance components, and resistor; current-voltage characteristic of negative-resistance device is such that voltage across its terminals is unambiguous function of current flowing through this device.
EFFECT: minimized quantity of circuit components.
2 cl, 5 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний.The alleged invention relates to radio engineering and can be used as a source of chaotic electromagnetic waves.

Известен генератор хаотических колебаний (N.Inaba, T.Saito and S.Mori. Chaotic phenomena in a circuit with negative, resistance and ideal swith of diodes // The transactions of IEICE, 1987, VoI.E 70, No 8, P.744), содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первыми выводами первого конденсатора и нелинейного резистора, второй вывод соединен со вторым выводом первого конденсатора и первыми выводами второго конденсатора и индуктивного элемента, вторые выводы которых соединены со вторым выводом нелинейного резистора.The known generator of chaotic oscillations (N. Inaba, T. Saito and S. Mori. Chaotic phenomena in a circuit with negative, resistance and ideal swith of diodes // The transactions of IEICE, 1987, VoI.E 70, No 8, P. 744) containing a device with a negative resistance, the first terminal of which is connected to the first terminals of the first capacitor and non-linear resistor, the second terminal is connected to the second terminal of the first capacitor and the first terminals of the second capacitor and inductive element, the second terminals of which are connected to the second terminal of the non-linear resistor.

Также известен генератор хаотических колебаний (Т.Мацумото. Хаос в электрических схемах. ТИИЭР, 1987, Т.75, №8, С.67-68, рис.1 и рис.6), содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, параллельно с которым включен первый конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами индуктивного элемента и второго конденсатора, вторые выводы которых соединены со вторым выводом первого конденсатора.Also known is a generator of chaotic oscillations (T. Matsumoto. Chaos in electrical circuits. TIIER, 1987, T.75, No.8, S.67-68, Fig. 1 and Fig. 6), containing a device with negative resistance, in parallel with which a first capacitor is included, the first terminal of which is connected to the first terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the first terminals of the inductive element and the second capacitor, the second terminals of which are connected to the second terminal of the first capacitor.

Однако эти генераторы в своей исходной конфигурации, соответствующей минимальному количеству схемных элементов, содержат идеальные резонансные контуры без потерь, что предполагает изменение их электрической схемы при практической реализации.However, these generators in their initial configuration, corresponding to the minimum number of circuit elements, contain ideal resonant circuits without losses, which implies a change in their electrical circuit in practical implementation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор хаотических колебаний (Прокопенко В.Г. Генератор хаотических колебаний. Пат.2174283 РФ. Опубл. 27.09.2001. БИПМ №27), содержащий первый индуктивный элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго индуктивного элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора.The closest in technical essence to the claimed device is a generator of chaotic oscillations (Prokopenko VG Generator of chaotic oscillations. Pat.2174283 RF. Publ. September 27, 2001. BIPM No. 27), containing the first inductive element, the first output of which is connected to the first output devices with negative resistance, the second terminal of which is connected to the first terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the second inductive element, the second terminal of which is connected to the first terminal of the capacitor.

Недостатком этого генератора хаотических колебаний является то, что в случае минимального числа схемных элементов он содержит идеальный резонансный контур, в составе которого нет элементов, учитывающих диссипацию энергии, что предполагает усложнение его эквивалентной электрической схемы при практической реализации.The disadvantage of this chaotic oscillation generator is that in the case of a minimum number of circuit elements, it contains an ideal resonant circuit, which does not contain elements that take into account energy dissipation, which implies the complication of its equivalent electrical circuit in practical implementation.

Целью изобретения является разработка генератора хаотических колебаний, содержащего минимальное количество схемных элементов, эквивалентная электрическая схема которого не нуждается в усложнении при его практической реализации.The aim of the invention is to develop a generator of chaotic oscillations containing a minimum number of circuit elements, the equivalent electrical circuit of which does not need to be complicated in its practical implementation.

Цель изобретения достигается тем, что в генераторе хаотических колебаний, содержащем первый индуктивный элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго индуктивного элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора, первый и второй выводы конденсатора соединены соответствеено со вторым выводом первого индуктивного элемента и первым выводом резистора, причем вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением такова, что напряжение на выводах этого устройства является однозначной функцией протекающего через него тока.The purpose of the invention is achieved in that in a chaotic oscillator containing a first inductive element, the first output of which is connected to the first output of the device with negative resistance, the second output of which is connected to the first output of the resistor, the second output of which is connected to the first output of the second inductive element, the second output which is connected to the first terminal of the capacitor, the first and second terminals of the capacitor are connected respectively with the second terminal of the first inductive element and the first terminal of the resistor pa, wherein the current-voltage characteristic of the device with negative resistance is such that the voltage across the terminals of this device is a single-valued function of the current flowing therethrough.

С целью получения повышеной температурной стабильности устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый транзистор, эмиттер которого, являющийся первым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, соединен с выходом первого генератора тока, коллектор соединен с эмиттером второго транзистора и базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с базой первого транзистора и эмиттером четвертого транзистора, база и коллектор второго транзистора соединены с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с базой и коллектором четвертого транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с выходом второго генератора тока, первым выводом третьего резистора и эмиттером пятого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером шестого транзистора и базой седьмого транзистора, коллектор которого соединен с базой пятого транзистора и эмиттером восьмого транзистора, база и коллектор которого соединены с базой и коллектором шестого транзистора и выходом третьего генератора тока, эмиттер седьмого транзистора, являющийся вторым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, соединен с выходом четвертого генератора тока и вторым выводом третьего резистора, общая шина третьего генератора тока соединена с первой шиной питания, общие шины первого, второго и четвертого генераторов тока соединены со второй шиной питания.In order to obtain increased temperature stability, a device with a negative resistance contains a first transistor whose emitter, which is the first output of a device with a negative resistance, is connected to the output of the first current generator, the collector is connected to the emitter of the second transistor and the base of the third transistor, the collector of which is connected to the base of the first transistor and the emitter of the fourth transistor, the base and collector of the second transistor are connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of which connected to the common bus and the first terminal of the second resistor, the second terminal of which is connected to the base and the collector of the fourth transistor, the emitter of the third transistor is connected to the output of the second current generator, the first terminal of the third resistor and the emitter of the fifth transistor, whose collector is connected to the emitter of the sixth transistor and the base of the seventh a transistor whose collector is connected to the base of the fifth transistor and the emitter of the eighth transistor, the base and collector of which is connected to the base and collector of the sixth transistor and output ohm of the third current generator, the emitter of the seventh transistor, which is the second output of the device with negative resistance, is connected to the output of the fourth current generator and the second output of the third resistor, the common bus of the third current generator is connected to the first power bus, the common buses of the first, second and fourth current generators are connected with a second power bus.

Заявляемый генератор хаотических колебаний поясняется фиг.1, на которой изображена его схема электрическая принципиальная; фиг.2, на которой показано распределение токов и напряжений в схеме генератора при его работе; фиг.3, на которой приведена электрическая схема практической реализации генератора хаотических колебаний; фиг.4, на которой приведен пример проекции безразмерного странного аттрактора на плоскость (х,у); фиг.5, на которой показан пример зависимости безразмерной переменной х от времени.The inventive generator of chaotic oscillations is illustrated in figure 1, which shows his electrical circuit; figure 2, which shows the distribution of currents and voltages in the circuit of the generator during its operation; figure 3, which shows the electrical diagram of the practical implementation of the generator of chaotic oscillations; figure 4, which shows an example of the projection of a dimensionless strange attractor onto the plane (x, y); 5, which shows an example of the dependence of the dimensionless variable x on time.

Генератор хаотических колебаний содержит устройство с отрицательным сопротивлением 1, конденсатор 2, первый 3 и второй 4 индуктивные элементы и резистор 5, причем устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10, шестой 11, седьмой 12 и восьмой 13 транзисторы, первый 14, второй 15 и третий 16 резисторы, первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 генераторы тока.The chaotic oscillator contains a device with negative resistance 1, a capacitor 2, the first 3 and second 4 inductive elements and a resistor 5, and the device with negative resistance contains the first 6, second 7, third 8, fourth 9, fifth 10, sixth 11, seventh 12 and eighth 13 transistors, first 14, second 15 and third 16 resistors, first 17, second 18, third 19 and fourth 20 current generators.

Запишем уравнения, описывающие динамику данного генератора (см. фиг.2):We write the equations describing the dynamics of this generator (see figure 2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где L1 и L2 - индуктивности индуктивных элементов 3 и 4; С - емкость конденсатора 2; iL1 и iL2 - переменные токи, протекающие соответственно в индуктивных элементах 3 и 4; uc - переменное напряжение на конденсаторе; u(iL1) - динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением.where L 1 and L 2 - inductance of inductive elements 3 and 4; C is the capacitance of the capacitor 2; i L1 and i L2 - alternating currents flowing in the inductive elements 3 and 4, respectively; u c is the alternating voltage across the capacitor; u (i L1 ) is the dynamic current-voltage characteristic of a device with negative resistance.

Разрешив уравнения (1) относительно

Figure 00000003
получим следующую систему дифференциальных уравнений:By solving equations (1) with respect to
Figure 00000003
we get the following system of differential equations:

Figure 00000004
Figure 00000004

Вводя безразмерные переменные

Figure 00000005
и безразмерное время
Figure 00000006
, представим полученные уравнения в безразмерном виде:Introducing dimensionless variables
Figure 00000005
and dimensionless time
Figure 00000006
, we present the obtained equations in a dimensionless form:

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
- безразмерная динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением;Where
Figure 00000008
- dimensionless dynamic volt-ampere characteristic of a device with negative resistance;

Figure 00000009
.
Figure 00000009
.

Устройство с отрицательным сопротивлением в схеме на фиг.3 имеет вольт-амперную характеристику;The negative resistance device in the circuit of FIG. 3 has a current-voltage characteristic;

Figure 00000010
Figure 00000010

где u - напряжение, возникающее между выводами устройства с отрицательным сопротивлением под действием протекающего через них тока iL1, R – сопротивление резистора, I0 - граничный ток между средним, проходящий через начало координат, и боковыми участками вольт-амперной характеристики, a=-2R1/R и b=(R2-2R1)/R.where u is the voltage arising between the terminals of the device with negative resistance under the action of the current flowing through them i L1 , R is the resistance of the resistor, I 0 is the boundary current between the average passing through the origin, and the side sections of the current-voltage characteristic, a = - 2R1 / R and b = (R2-2R1) / R.

При этом выходные токи I1, I2, I3, I4 соответственно первого, второго, третьего и четвертого генераторов тока имеют следующие значения I3=2I0, I4=I0, I2=I0+I1, I1>>I0.Moreover, the output currents I 1 , I 2 , I 3 , I 4, respectively, of the first, second, third and fourth current generators have the following values I 3 = 2I 0 , I 4 = I 0 , I 2 = I 0 + I 1 , I 1 >> I 0 .

Соответствующая ей безразмерная вольт-амперная характеристика в уравнениях (3) имеет вид:The corresponding dimensionless current-voltage characteristic in equations (3) has the form:

Figure 00000011
Figure 00000011

При а<-1, b<0 в системе (3), (5) существуют нерегулярные автоколебания, характеризующиеся положительными значениями старшего характеристического показателя Ляпунова. Например, при а=-1.3, b=-0.7, А=1, В≈ 0.6... 0.7 этот показатель равен 0.08... 0.01, в частности при а=-1.3, b=-0.7, А=1, В=0.63 он близок к 0.08; при а=-1.1, b=-0.9, А=1, В=0.6... 0.69 старший характеристический показатель Ляпунова лежит в пределах от 0.06 до 0.01.For a <-1, b <0, in system (3), (5) there are irregular self-oscillations characterized by positive values of the highest characteristic Lyapunov exponent. For example, with a = -1.3, b = -0.7, A = 1, B≈ 0.6 ... 0.7, this figure is 0.08 ... 0.01, in particular with a = -1.3, b = -0.7, A = 1, At = 0.63, it is close to 0.08; for a = -1.1, b = -0.9, A = 1, B = 0.6 ... 0.69, the senior characteristic Lyapunov exponent lies in the range from 0.06 to 0.01.

Следовательно, при данных значениях коэффициентов а, b, А, В в генераторе на фиг.1 наблюдаются хаотические колебания.Therefore, for given values of the coefficients a, b, A, B, chaotic oscillations are observed in the generator in Fig. 1.

Пусть R=200 Ом, С=5нФ. Тогда в случае А=1, В=0.63, a=-1.3, b=-0.7 хаотические колебания в схеме на фиг.3 наблюдаются при R1≈ 130 Ом, R2≈ 120 Ом, L1=L2≈ 126 мкГн. Положив I0=200мкА, I1=2мА, получим, что выходные токи второго, третьего и четвертого генераторов тока равны соответственно I2=2.2мА, I3=0.4мА, 14=0.2мА.Let R = 200 Ohm, C = 5nF. Then, in the case A = 1, B = 0.63, a = -1.3, b = -0.7, chaotic oscillations in the circuit in Fig. 3 are observed at R1≈ 130 Ω, R 2 ≈ 120 Ω, L1 = L2≈ 126 μH. Setting I 0 = 200 μA, I 1 = 2 mA, we find that the output currents of the second, third and fourth current generators are equal to I 2 = 2.2 mA, I 3 = 0.4 mA, 14 = 0.2 mA.

Соответствующие этим значениям параметров генератора примеры безразмерного странного аттрактора и зависимости безразмерной переменной х от времени приведены на фиг.4 и 5.Corresponding to these values of the parameters of the generator, examples of a dimensionless strange attractor and the dependence of the dimensionless variable x on time are shown in Figs. 4 and 5.

Эквивалентная электрическая схема генератора хаотических колебаний не нуждается в корректировке при практической реализации, так как потери в первом индуктивном элементе легко учесть соответствующим изменением параметров вольт-амперной характеристики включенного последовательно с ними устройства с отрицательным сопротивлением, а потери во втором индуктивном элементе и конденсаторе - соответствующим изменением сопротивления резистора.The equivalent electrical circuit of the chaotic oscillation generator does not need to be adjusted in practical implementation, since the losses in the first inductive element can easily be taken into account by a corresponding change in the volt-ampere characteristics of the negative resistance device connected in series with them, and the losses in the second inductive element and capacitor are the corresponding change resistance resistor.

Повышенная температурная стабильность устройства с отрицательным сопротивлением обусловлена тем, что его вольт-амперная характеристика практически не зависит от параметров транзисторов вследствие взаимной компенсации эмиттерных сопротивлений транзисторов 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13.The increased temperature stability of the device with negative resistance is due to the fact that its current-voltage characteristic is practically independent of the parameters of the transistors due to the mutual compensation of the emitter resistances of the transistors 6 and 7, 8 and 9, 10 and 11, 12 and 13.

Claims (2)

1. Генератор хаотических колебаний, содержащий первый индуктивный элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом второго индуктивного элемента, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора, отличающийся тем, что первый и второй выводы конденсатора соединены соответственно с вторым выводом первого индуктивного элемента и первым выводом резистора, причем вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением такова, что напряжение на выводах этого устройства является однозначной функцией протекающего через него тока.1. A chaotic oscillation generator containing a first inductive element, the first output of which is connected to the first output of the device with negative resistance, the second output of which is connected to the first output of the resistor, the second output of which is connected to the first output of the second inductive element, the second output of which is connected to the first output capacitor, characterized in that the first and second terminals of the capacitor are connected respectively to the second terminal of the first inductive element and the first terminal of the resistor, and volt Pernaja characterization device with negative resistance is such that the voltage across the terminals of this device is a single-valued function of the current flowing therethrough. 2. Генератор хаотических колебаний по п.1, отличающийся тем, что устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый транзистор, эмиттер которого, являющийся первым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, соединен с выходом первого генератора тока, коллектор соединен с эмиттером второго транзистора и базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с базой первого транзистора и эмиттером четвертого транзистора, база и коллектор второго транзистора соединены с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с базой и коллектором четвертого транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с выходом второго генератора тока, первым выводом третьего резистора и эмиттером пятого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером шестого транзистора и базой седьмого транзистора, коллектор которого соединен с базой пятого транзистора и эмиттером восьмого транзистора, база и коллектор которого соединены с базой и коллектором шестого транзистора и выходом третьего генератора тока, эмиттер седьмого транзистора, являющийся вторым выводом устройства с отрицательным сопротивлением, соединен с выходом четвертого генератора тока и вторым выводом третьего резистора, общая шина третьего генератора тока соединена с первой шиной питания, общие шины первого, второго и четвертого генераторов тока соединены со второй шиной питания.2. The chaotic oscillation generator according to claim 1, characterized in that the negative resistance device comprises a first transistor, the emitter of which, which is the first output of the negative resistance device, is connected to the output of the first current generator, the collector is connected to the emitter of the second transistor and the base of the third transistor whose collector is connected to the base of the first transistor and the emitter of the fourth transistor, the base and collector of the second transistor are connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of which It is connected to the common bus and the first terminal of the second resistor, the second terminal of which is connected to the base and the collector of the fourth transistor, the emitter of the third transistor is connected to the output of the second current generator, the first terminal of the third resistor and the emitter of the fifth transistor, whose collector is connected to the emitter of the sixth transistor and the base the seventh transistor, the collector of which is connected to the base of the fifth transistor and the emitter of the eighth transistor, the base and collector of which is connected to the base and collector of the sixth transistor and the output of the third current generator, the emitter of the seventh transistor, which is the second output of the device with a negative resistance, is connected to the output of the fourth current generator and the second output of the third resistor, the common bus of the third current generator is connected to the first power bus, the common buses of the first, second and fourth current generators are connected with a second power bus.
RU2004100287/09A 2004-01-12 2004-01-12 Chaotic wave oscillator RU2256287C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100287/09A RU2256287C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Chaotic wave oscillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100287/09A RU2256287C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Chaotic wave oscillator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2256287C1 true RU2256287C1 (en) 2005-07-10

Family

ID=35838506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100287/09A RU2256287C1 (en) 2004-01-12 2004-01-12 Chaotic wave oscillator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256287C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768369C1 (en) * 2021-03-26 2022-03-24 Вадим Георгиевич Прокопенко Chaotic oscillator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768369C1 (en) * 2021-03-26 2022-03-24 Вадим Георгиевич Прокопенко Chaotic oscillator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valle-Mayorga et al. A SiC NMOS linear voltage regulator for high-temperature applications
RU2472210C1 (en) Generator of hyperchaotic oscillations
RU2416144C1 (en) Chaotic vibration generator
RU2585970C1 (en) Chaotic vibration generator
RU2305891C1 (en) Random-wave oscillator
RU2540817C1 (en) Chaotic oscillation generator
RU2412527C1 (en) Chaotic vibration generator
RU2625520C1 (en) Chaotic oscillator
Güneş et al. On the realization of oscillators using state equations
RU2256287C1 (en) Chaotic wave oscillator
RU2591659C1 (en) Generator of hyperchaotic oscillations
RU2625610C1 (en) Hyper-chaotic oscillator
RU2273088C1 (en) Random-wave oscillator
RU2536424C1 (en) Chaotic vibration generator
CN112882528B (en) Control circuit of load switch
RU2549152C1 (en) Chaotic oscillation generator
Kumari et al. Realization of chaotic circuits using lambda diode
RU2722541C1 (en) Chaotic oscillations generator
RU2449461C1 (en) Generator of chaotic oscillations
RU2479105C1 (en) Generator of chaotic oscillations
RU2768369C1 (en) Chaotic oscillator
RU2168845C1 (en) Superchaotic oscillator
RU2246790C1 (en) Random-vibrations generator
Ulansky et al. Negative differential resistance based voltage-controlled oscillator for VHF band
RU2209503C2 (en) Chaotic-wave oscillator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080113