RU2321155C1 - Generator of chaotic oscillations - Google Patents
Generator of chaotic oscillations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321155C1 RU2321155C1 RU2006138325/09A RU2006138325A RU2321155C1 RU 2321155 C1 RU2321155 C1 RU 2321155C1 RU 2006138325/09 A RU2006138325/09 A RU 2006138325/09A RU 2006138325 A RU2006138325 A RU 2006138325A RU 2321155 C1 RU2321155 C1 RU 2321155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- terminal
- transistor
- impedance converter
- linear
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний.The present invention relates to radio engineering and can be used as a source of chaotic electromagnetic waves.
Известен генератор хаотических колебаний (S.Ozoguz, A.S.Elwakil, K.N.Salama. N-scroll chaos generator using nonlinear transconductor. //Electronics Letters. 2002. Vol.38. №14. С.685-686), содержащий первый конденсатор, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя с токовой обратной связью, неинвертирующий вход которого соединен с первыми выводами первого резистора и первого конденсатора, второй вывод которого соединен с выходом повторителя напряжения, вход которого соединен с первым выводом третьего конденсатора, выходом нелинейного элемента и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя с токовой обратной связью, выход которого соединен с входом нелинейного элемента, вторые выводы первого резистора и третьего кондесатора соединены с общей шиной.Known generator of chaotic oscillations (S. Ozoguz, ASElwakil, KNSalama. N-scroll chaos generator using nonlinear transconductor. // Electronics Letters. 2002. Vol.38. No. 14. P.685-686), containing the first capacitor included in the feedback circuit of the operational amplifier with current feedback, the non-inverting input of which is connected to the first terminals of the first resistor and the first capacitor, the second terminal of which is connected to the output of the voltage follower, the input of which is connected to the first terminal of the third capacitor, the output of the nonlinear element and the first terminal of the second resistor second the output of which is connected to the inverting input of the operational amplifier with current feedback, the output of which is connected to the input of a nonlinear element, the second outputs of the first resistor and third capacitor are connected to a common bus.
Также известен генератор хаотических колебаний (В.Г.Прокопенко. Генератор хаотических колебаний. Пат. РФ №2207710. Опубл. 27.06.2003. БИПМ №18), содержащий устройство с отрицательной проводимостью, первый вывод которого соединен с первыми выводами первого конденсатора и нелинейного элемента, второй вывод которого соединен с первыми выводами второго конденсатора и индуктивного элемента, вторые выводы которых соединены со вторыми выводами первого конденсатора и устройства с отрицательной проводимостью.Also known is a generator of chaotic oscillations (V. G. Prokopenko. Generator of chaotic oscillations. Pat. RF №2207710. Publ. June 27, 2003. BIPM No. 18), containing a device with negative conductivity, the first terminal of which is connected to the first terminals of the first capacitor and nonlinear element, the second terminal of which is connected to the first terminals of the second capacitor and inductive element, the second terminals of which are connected to the second terminals of the first capacitor and device with negative conductivity.
Недостатком этих генераторов является то, что необходимую для их работы нелинейность обеспечивают такие элементы схемы, которые должны иметь еще и определенный физический номинал. Это ограничивает возможность независимого изменения параметров нелинейности, уменьшая тем самым интервал перестройки характеристик генерируемого хаотического сигнала. Кроме этого, пределы видоизменения хаотического сигнала в данных генераторах ограничены отсутствием возможности индивидуального задания параметров каждого сегмента характеристики нелинейного элемента.The disadvantage of these generators is that the necessary nonlinearity is provided by such circuit elements that must also have a certain physical rating. This limits the possibility of independent changes in the nonlinearity parameters, thereby decreasing the tuning interval of the characteristics of the generated chaotic signal. In addition, the limits of the modification of the chaotic signal in these generators are limited by the inability to individually set the parameters of each segment of the characteristic of a nonlinear element.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор хаотических колебаний (В.Г.Прокопенко. Генератор хаотических колебаний. Пат. РФ №2208897. Опубл. 20.07.2003. БИПМ №20), содержащий первый индуктивный элемент, первый вывод которого соединен с первыми выводами второго индуктивного элемента и резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора.Closest to the technical nature of the claimed device is a chaotic oscillator (V. G. Prokopenko. Generator of chaotic oscillations. Pat. RF №2208897. Publ. July 20, 2003. BIPM No. 20), containing the first inductive element, the first output of which is connected to the first terminals of the second inductive element and the resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the capacitor.
Недостатком этого генератора хаотических колебаний является то, что в нем используется нелинейный резистор с отрицательным сопротивлением, совмещающий разнородные функции резистивного элемента с заданным номиналом сопротивления и нелинейного преобразователя сигнала с заданной нелинейностью, что ограничивает возможность независимого изменения параметров нелинейности, сужая тем самым пределы регулирования характеристик генерируемых колебаний, которые кроме этого ограничены отсутствием возможности индивидуального задания параметров каждого сегмента характеристики нелинейного элемента.The disadvantage of this chaotic oscillator is that it uses a non-linear resistor with a negative resistance, combining the heterogeneous functions of the resistive element with a given resistance value and a non-linear signal converter with a given non-linearity, which limits the possibility of independent change of non-linear parameters, thereby narrowing the regulation of the characteristics of the generated oscillations, which, in addition, are limited by the lack of the possibility of individual task param trov of each segment of the characteristic of a nonlinear element.
Целью изобретения является расширение пределов регулирования параметров хаотического сигнала путем обеспечения независимости нелинейного преобразования сигнала в генераторе хаотических колебаний от физических значений номиналов элементов его схемы, а также за счет возможности индивидуального задания параметров каждого сегмента характеристики нелинейного элемента.The aim of the invention is to expand the limits of regulation of the parameters of a chaotic signal by ensuring the independence of the nonlinear signal transformation in the generator of chaotic oscillations from the physical values of the values of the elements of its circuit, as well as by the possibility of individually setting the parameters of each segment of the characteristic of the nonlinear element.
Цель изобретения достигается тем, что в генератор хаотических колебаний, содержащий первый индуктивный элемент, первый вывод которого соединен с первыми выводами второго индуктивного элемента и резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора, введен нелинейный преобразователь импеданса, первый и второй входные выводы которого соединены со вторыми выводами соответственно первого и второго индуктивных элементов, первый и второй выходные выводы нелинейного преобразователя импеданса соединены соответственно с первым и вторым выводами конденсатора, рабочий участок передаточной характеристики нелинейного преобразователя импеданса определен уравнениемThe purpose of the invention is achieved in that a chaotic oscillator containing a first inductive element, the first terminal of which is connected to the first terminals of the second inductive element and resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the capacitor, introduces a non-linear impedance converter, the first and second input terminals of which are connected with the second terminals of the first and second inductive elements, respectively, the first and second output terminals of the non-linear impedance converter are connected respectively to ervym and second terminals of the capacitor, the forward portion of the transfer characteristic of the nonlinear impedance converter is defined by the equation
где i(iL1) - ток, протекающий через выходные выводы нелинейного преобразователя импеданса под действием тока iL1, протекающего через входные выводы нелинейного преобразователя импеданса, М и N - целые положительные числа, Ik и Jk - токи, определяющие границы сегментов передаточной характеристики, a, bk и ck - вещественные коэффициенты, причем коэффициент a и коэффициенты bk и ck с нечетными значениями индекса k имеют одинаковый знак, противоположный знаку коэффициентов bk и ck с четными значениями индекса k, b0=c0=a, напряжение на первом входном выводе нелинейного преобразователя импеданса равно напряжению на первом выходном выводе нелинейного преобразователя импеданса, напряжение на втором входном выводе нелинейного преобразователя импеданса равно напряжению на втором выходном выводе нелинейного преобразователя импеданса.where i (i L1 ) is the current flowing through the output terminals of the nonlinear impedance converter under the action of the current i L1 flowing through the input terminals of the nonlinear impedance converter, M and N are positive integers, I k and J k are the currents defining the boundaries of the transmission segments characteristics, a, b k and c k are real coefficients, and the coefficient a and the coefficients b k and c k with odd values of the index k have the same sign opposite the sign of the coefficients b k and c k with even values of the index k, b 0 = c 0 = a, voltage at the first input terminal e of the nonlinear impedance converter is equal to the voltage at the first output terminal of the nonlinear impedance converter, the voltage at the second input terminal of the nonlinear impedance converter is equal to the voltage at the second output terminal of the nonlinear impedance converter.
С целью получения повышенной точности и температурной стабильности передаточной характеристики, а также обеспечения возможности электронного регулирования ее параметров, нелинейный преобразователь импеданса содержит усилитель напряжения, инвертирующий вход которого, являющийся первым входным выводом нелинейного преобразователя импеданса, соединен с первым выводом первого двухполюсника, второй вывод которого соединен с выходом усилителя напряжения и первым выводом второго двухполюсника, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом усилителя напряжения, являющимся первым выходным выводом нелинейного преобразователя импеданса, первый двухполюсник содержит Max(M,N) последовательно включенных нелинейных четырехполюсников, где Max(M,N) - большее из чисел М и N, третий и четвертый выводы каждого предыдущего нелинейного четырехполюсника соединены соответственно с первым и вторым выводами следующего нелинейного четырехполюсника, первый и второй выводы первого нелинейного четырехполюсника соединены с выводами первого резистора, третий и четвертый выводы последнего, Max(M,N)-го, нелинейного четырехполюсника являются соответственно первым и вторым выводами первого двухполюсника, второй двухполюсник содержит линейный конвертор импеданса, первый и второй выводы которого, являющиеся соответственно первым и вторым выводами второго двухполюсника, соединены с выводами второго резистора, третий и четвертый выводы линейного конвертора импеданса соединены с выводами третьего резистора, каждый нелинейный четырехполюсник содержит первый транзистор, коллектор которого, являющийся первым выводом нелинейного четырехполюсника, соединен с базой и коллектором второго транзистора, выходом первого генератора тока и коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора, выходом второго генератора тока и базой пятого транзистора, эмиттер которого, являющийся третьим выводом нелинейного четырехполюсника, соединен с первым выводом первого резистора четырехполюсника, выходом третьего генератора тока и первым выводом второго резистора четырехполюсника, второй вывод которого соединен с выходом четвертого генератора тока и эмиттером первого транзистора, база которого соединена с эмиттером шестого транзистора, выходом пятого генератора тока и базой седьмого транзистора, эмиттер которого, являющийся четвертым выводом нелинейного четырехполюсника, соединен со вторым выводом первого резистора, выходом шестого генератора тока и первым выводом третьего резистора четырехполюсника, второй вывод которого соединен с выходом седьмого генератора тока и эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого, являющийся вторым выводом нелинейного четырехполюсника, соединен с базой и коллектором восьмого транзистора, выходом восьмого генератора тока и коллектором шестого транзистора, база которого соединена с эмиттером второго транзистора и коллектором пятого транзистора, база третьего транзистора соединена с эмиттером восьмого транзистора и коллектором седьмого транзистора, общие шины первого и восьмого генераторов тока соединены с первой шиной питания, общие шины первого и восьмого генераторов тока соединены с первой шиной питания, общие шины второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого генераторов тока соединены со второй шиной питания.In order to obtain increased accuracy and temperature stability of the transfer characteristic, as well as to enable electronic adjustment of its parameters, the nonlinear impedance converter contains a voltage amplifier, the inverting input of which is the first input terminal of the nonlinear impedance converter, connected to the first terminal of the first two-terminal network, the second terminal of which is connected with the output of the voltage amplifier and the first output of the second two-terminal device, the second output of which is connected to a non-invert the first input terminal of the non-linear impedance converter, the first two-terminal contains Max (M, N) series-connected non-linear four-terminal, where Max (M, N) is the larger of the numbers M and N, the third and fourth conclusions of each previous non-linear four-terminal connected respectively to the first and second terminals of the next non-linear four-terminal network, the first and second terminals of the first non-linear four-terminal network connected to the terminals of the first resistor, the third and fourth conclusions of the last of the day, Max (M, N) -th non-linear four-terminal are respectively the first and second terminals of the first two-terminal, the second two-terminal contains a linear impedance converter, the first and second conclusions of which, respectively, the first and second terminals of the second two-terminal, are connected to the terminals of the second resistor, the third and fourth terminals of the linear impedance converter are connected to the terminals of the third resistor, each non-linear four-terminal contains a first transistor, the collector of which is the first non-linear output of the fourth terminal, connected to the base and collector of the second transistor, the output of the first current generator and the collector of the third transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth transistor, the output of the second current generator and the base of the fifth transistor, the emitter of which is the third terminal of the nonlinear four-terminal, connected to the first terminal the first four-terminal resistor, the output of the third current generator and the first output of the second four-terminal resistor, the second terminal of which is connected to the output of the fourth about the current generator and the emitter of the first transistor, the base of which is connected to the emitter of the sixth transistor, the output of the fifth current generator and the base of the seventh transistor, the emitter of which is the fourth output of the nonlinear four-terminal, connected to the second output of the first resistor, the output of the sixth current generator and the first output of the third resistor a four-terminal, the second output of which is connected to the output of the seventh current generator and the emitter of the fourth transistor, whose collector, which is the second output of the nonlinear about a four-pole terminal, connected to the base and collector of the eighth transistor, the output of the eighth current generator and the collector of the sixth transistor, the base of which is connected to the emitter of the second transistor and the collector of the fifth transistor, the base of the third transistor is connected to the emitter of the eighth transistor and the collector of the seventh transistor and the seventh transistor, common buses current generators are connected to the first power bus, common buses of the first and eighth current generators are connected to the first power bus, common buses of the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh current generators are connected to a second power bus.
Для обеспечения повышенной точности преобразования импеданса в пределах всего рабочего участка передаточной характеристики нелинейного преобразователя импеданса линейный конвертор импеданса содержит первый транзистор, коллектор которого, являющийся первым выводом линейного конвертора импеданса, соединен с базой и коллектором второго транзистора, выходом первого генератора тока и коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен выходом второго генератора тока и базой четвертого транзистора, эмиттер которого, являющийся третьим выводом линейного конвертора импеданса, соединен с выходом третьего генератора тока, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора и базой пятого транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом четвертого генератора тока и базой шестого транзистора, эмиттер которого, являющийся четвертым выводом линейного конвертора импеданса, соединен с выходом пятого генератора тока, база третьего транзистора соединена с коллектором шестого транзистора и эмиттером седьмого транзистора, коллектор которого, являющийся вторым выводом линейного конвертора импеданса, соединен с коллектором пятого транзистора, выходом шестого генератора тока и базой и коллектором восьмого транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с базой седьмого транзистора и выходом седьмого генератора тока, эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора и выходом восьмого генератора тока, общая шина которого соединена со второй шиной питания и общими шинами второго, третьего, четвертого, пятого и седьмого генераторов тока, общие шины первого и шестого генераторов тока соединены с первой шиной питания.To ensure increased accuracy of the impedance conversion within the entire working area of the transfer characteristic of the nonlinear impedance converter, the linear impedance converter contains a first transistor, the collector of which is the first output of the linear impedance converter, connected to the base and collector of the second transistor, the output of the first current generator and the collector of the third transistor, the emitter of which is connected to the first output of the first resistor, the second output of which is connected to the output of the second generator current base and the base of the fourth transistor, the emitter of which is the third output of the linear impedance converter, connected to the output of the third current generator, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the fourth transistor and the base of the fifth transistor, the emitter of which is connected to the first output of the second resistor, the second output of which is connected with the output of the fourth current generator and the base of the sixth transistor, the emitter of which is the fourth output of the linear impedance converter, connected to the output of the fifth generator and current, the base of the third transistor is connected to the collector of the sixth transistor and the emitter of the seventh transistor, whose collector, which is the second output of the linear impedance converter, is connected to the collector of the fifth transistor, the output of the sixth current generator and the base and collector of the eighth transistor, the emitter of which is connected to the first output of the third a resistor, the second output of which is connected to the base of the seventh transistor and the output of the seventh current generator, the emitter of the second transistor is connected to the first output of the fourth a store, the second terminal of which is connected to the base of the first transistor and the output of the eighth current generator, the common bus of which is connected to the second power bus and the common buses of the second, third, fourth, fifth and seventh current generators, the common buses of the first and sixth current generators are connected to the first bus nutrition.
Заявляемый генератор хаотических колебаний поясняется фиг.1, на которой изображена его схема того, пятого и седьмого генераторов тока, общие шины первого и шестого генераторов тока соединены с первой шиной питания.The inventive chaotic oscillation generator is illustrated in figure 1, which shows its circuit of the fifth and seventh current generators, the common buses of the first and sixth current generators are connected to the first power bus.
Заявляемый генератор хаотических колебаний поясняется фиг.1, на которой изображена его схема электрическая принципиальная, фиг.2, на которой приведена электрическая схема нелинейных четырехполюсников, фиг.3, на которой приведена электрическая схема линейного конвертора импеданса, фиг.4, на которой показано распределение токов и напряжений в схеме генератора при его работе, фиг.5, на которой изображена безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса при M=N=5, a=15, b1=-5, b2=8, b3=-7, b4=10, b5=-1.8, с1=-3, с2=14, с3=-4, с4=12, c5=-2.5, δ1=1, δ2=6.4, δ3=9.5, δ4=13.8, δ5=17, γ1=-1, γ2=-10.7, γ3=-12.3, γ4=-16.3, γ5=-17.8, фиг.6, на которой изображена безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса при М=5, N=2, a=-9, b1=11, b2=-16, b2=15, b3=-7, b4=4.7, с1=10, с2=-7, δ1=1, δ2=2.2, δ3=2.7, δ4=3.5, δ5=5.8, γ1=-1, γ2=-2.4, фиг.7, на которой приведен пример проекции на плоскость (x, y) безразмерного хаотического аттрактора, отвечающего передаточной характеристике, изображенной на фиг.5, фиг.8, на которой приведен пример проекции на плоскость (x, y) безразмерного хаотического аттрактора, отвечающего передаточной характеристике, изображенной на фиг.6, фиг.9, на которой показан соответствующий хаотическому аттрактору, изображенному на фиг.7, пример зависимости безразмерной переменной x от времени, фиг.10, на которой показан соответствующий хаотическому аттрактору, изображенному на фиг.8, пример зависимости безразмерной переменной x от времени.The inventive generator of chaotic oscillations is illustrated in figure 1, which shows its electrical circuit diagram, figure 2, which shows the electrical circuit of a nonlinear four-terminal network, figure 3, which shows the electrical circuit of a linear impedance converter, figure 4, which shows the distribution currents and voltages in the generator circuit during its operation, Fig. 5, which shows the dimensionless transfer characteristic of a nonlinear impedance converter with M = N = 5, a = 15, b1 = -5, b2 = 8, b3 = -7, b4 = 10, b5 = -1.8, c1 = -3, c2 = 14, c3 = -4, c4 = 12, c5 = -2.5, δ1 = 1, 2 = 6.4, δ3 = 9.5, δ4 = 13.8, δ5 = 17, γ1 = -1, γ2 = -10.7, γ3 = -12.3, γ4 = -16.3, γ5 = -17.8, Fig.6, which shows the dimensionless gear characteristic of the nonlinear impedance converter at M = 5, N = 2, a = -9, b1 = 11, b2 = -16, b2 = 15, b3 = -7, b4 = 4.7, c1 = 10, c2 = -7, δ1 = 1, δ2 = 2.2, δ3 = 2.7, δ4 = 3.5, δ5 = 5.8, γ1 = -1, γ2 = -2.4, Fig. 7, which shows an example of the projection onto the (x, y) plane of a dimensionless chaotic attractor corresponding to the transfer characteristic shown in Fig. 5, Fig. 8, which shows an example of projection onto the plane (x, y) of a dimensionless chaotic attractor corresponding to the transfer characteristic, wife in Fig.6, Fig.9, which shows the example of the dependence of the chaotic attractor shown in Fig.7, an example of the dependence of the dimensionless variable x on time, Fig.10, which shows the example of the dependence of the chaotic attractor depicted in Fig.8, dimensionless variable x with time.
Генератор хаотических колебаний содержит нелинейный преобразователь импеданса 1, первый 2 и второй 3 индуктивные элементы, конденсатор 4 и резистор 5, нелинейный преобразователь импеданса содержит усилитель напряжения 6, первый 7 и второй 8 двухполюсники, первый двухполюсник содержит нелинейные четырехполюсники 9 и первый резистор 10, второй двухполюсник содержит линейный конвертор импеданса 11, второй 12 и третий 13 резисторы, каждый нелинейный четырехполюсник содержит первый 14, второй 29, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 генераторы тока, линейный конвертор импеданса содержит первый 33, второй 34, третий 35, четвертый 36, пятый 37, шестой 38, седьмой 39 и восьмой 40 транзисторы, первый 41, второй 42, третий 43 и четвертый 44 резисторы, первый 45, второй 46, третий 47, четвертый 48, пятый 49, шестой 50, седьмой 51 и восьмой 52 генераторы тока.The chaotic oscillator contains a
Запишем уравнения, описывающие динамику данного генератора (см. фиг.2):We write the equations describing the dynamics of this generator (see figure 2):
где L1 и L2 - индуктивности соответственно первого 2 и второго 3 индуктивных элементов; С - емкость конденсатора 4; R - сопротивление резистора 5; uC и iC - переменное напряжение на конденсаторе 4 и протекающий через него переменный ток, соответственно, uL1 и uL2 - переменные напряжения на индуктивных элементах 2 и 3, соответственно; iL1 и iL2 - переменные токи, протекающие в индуктивных элементах 2 и 3, соответственно.where L1 and L2 are the inductances of the first 2 and second 3 inductive elements, respectively; C is the capacitance of the
Разрешив уравнения (1) относительно , и , получим следующую систему дифференциальных уравнений:By solving equations (1) with respect to , and , we obtain the following system of differential equations:
Вводя безразмерные переменные и безразмерное время , представим полученные уравнения в безразмерном виде:Introducing dimensionless variables and dimensionless time , we present the obtained equations in a dimensionless form:
гдеWhere
- безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса; I1 - ток, определяющий верхнюю границу центрального, проходящего через начало координат, сегмента передаточной характеристики; . - dimensionless transfer characteristic of a nonlinear impedance converter; I 1 is the current defining the upper boundary of the central, passing through the origin, segment of the transfer characteristic; .
Нелинейный преобразователь импеданса по п.2 формулы изобретения имеет приведенную в п.1 формулы изобретения передаточную характеристику, параметры которой равны The non-linear impedance converter according to
, где where
; k - номер нелинейного четырехполюсника; L=Max(M,N); ; I10=I20=0; R1, R2, R3 - сопротивления соответственно первого 10, второго 12 и третьего 13 резисторов; R1k, R2k, R3k - сопротивления соответственно первого 22, второго 23 и третьего 24 резисторов четырехполюсника в составе k-го нелинейного четырехполюсника; I1k, I2k - выходные токи соответственно третьего 27 и шестого 30 генераторов тока в составе k-го нелинейного четырехполюсника. ; k is the number of nonlinear four-terminal; L = Max (M, N); ; I1 0 = I2 0 = 0; R1, R2, R3 - resistance, respectively, of the first 10, second 12 and third 13 resistors; R1 k , R2 k , R3 k are the resistances of the first 22, second 23 and third 24 fourth-terminal resistors in the k-th non-linear four-terminal, respectively; I1 k , I2 k are the output currents of the third 27 and sixth 30 current generators, respectively, as part of the k-th nonlinear four-terminal network.
При этом параметры схемы нелинейного преобразователя импеданса, имеющего заданную передаточную характеристику, определяются следующими выражениями. Сопротивление первого 10 резистора:In this case, the parameters of the circuit of a nonlinear impedance converter having a given transfer characteristic are determined by the following expressions. The resistance of the first 10 resistor:
. Сопротивление второго 23 резистора и выходной ток третьего 27 генератора тока, содержащихся в составе k-го нелинейного четырехполюсника: . The resistance of the second 23 resistors and the output current of the third 27 current generator contained in the k-th nonlinear four-terminal network:
. .
Сопротивление третьего 24 резистора и выходной ток шестого 30 генератора тока, содержащихся в составе k-го нелинейного четырехполюсника:The resistance of the third 24 resistors and the output current of the sixth 30 current generator contained in the k-th nonlinear four-terminal network:
. .
Данные выражения определяют сопротивления R2k и токи I1k в нелинейных четырехполюсниках с номерами от 1 до М, а спротивления R3k и токи I2k - в нелинейных четырехполюсниках с номерами от 1 до N.These expressions determine the resistances R2 k and currents I1 k in nonlinear four-terminal networks with numbers from 1 to M, and the resistances R3 k and currents I2 k in non-linear four-terminal networks with numbers from 1 to N.
При M>N сопротивления R3k резисторов 24 в нелинейных четырехполюсниках с номерами от N до М устанавливаются равными R1, а выходные токи генераторов тока 30, равными I2k=(5...10)I2m, где I2m - наибольшее значение выходных токов генраторов тока 30, содержащихся в нелинейных четырехполюсниках с номерами от 1 до N.For M> N, the resistance R3 k of resistors 24 in non-linear four-terminal networks with numbers from N to M are set equal to R1, and the output currents of
При N>М сопротивления R2k резисторов 23 в нелинейных четырехполюсниках с номерами от M до N устанавливаются равными R1, а выходные токи генераторов тока 27, равными I1k=(5...10)I1m, где I1m - наибольшее значение выходных токов генераторов тока 27, содержащихся в нелинейных четырехполюсниках с номерами от 1 до М.For N> M, the resistance R2 k of resistors 23 in non-linear four-terminal networks with numbers from M to N are set equal to R1, and the output currents of
Значения выходных токов остальных генераторов тока, содержащихся в k-м нелинейном четырехполюснике, должны удовлетворять следующим соотношениям I5k=I1k+I3k+I4k, I6k=I2k+I3k+I4k, I3k=(5...10) Max(I1m, I2m), где Max(I1m, I2m) - больший из токов I1m и I2m, I3k - значение выходных токов четвертого 28 и седьмого 31 генераторов тока, I4k - значение выходных токов второго 26 и пятого 29 генераторов тока, I5k и I6k - значения выходных токов соответственно первого 25 и восьмого 32 генераторов тока.The values of the output currents of the remaining current generators contained in the kth nonlinear four-terminal network must satisfy the following relations I5 k = I1 k + I3 k + I4 k , I6 k = I2 k + I3 k + I4 k , I3 k = (5 .. .10) Max (I1m, I2m), where Max (I1m, I2m) is the larger of the currents I1m and I2m, I3 k is the value of the output currents of the fourth 28 and seventh 31 current generators, I4 k is the value of the output currents of the second 26 and fifth 29 current generators, I5 k and I6 k are the values of the output currents of the first 25 and eighth 32 current generators, respectively.
Значения выходных токов генераторов тока, входящих в состав линейного конвертора импеданса, связаны соотношением I3=I2+2I1, где I1 - значение выходных токов второго 46, четвертого 48, седьмого 51 и восьмого 52 генераторов тока, I2 - значения выходных токов третьего 47 и пятого 49 генераторов тока, I3 - значение выходных токов первого 45 и шестого 50 генераторов тока. При этом выходные токи третьего 47 и пятого 49 генераторов тока должны удовлетворять неравенству I2≥(1.5...2)Imax, где Imax - наибольшее абсолютное значение выходного тока конвертора импеданса, приблизительно равное Max(Ie,Je) - больший из токов Ie, Je, равных - наибольшее абсолютное значение токов IPm, равных m=1...M; - наибольшее абсолютное значение токов JPm, равных n=1...N. Резисторы 41, 42, 43, 44, содержащиеся в линейном коверторе импеданса имеют одинаковое сопротивление R4, величина которого должна удовлетворять соотношению I1R4≥(1.5...2)ImaxR3.The values of the output currents of the current generators included in the linear impedance converter are related by the relation I3 = I2 + 2I1, where I1 is the value of the output currents of the second 46, fourth 48, seventh 51 and eighth 52 current generators, I2 are the values of the output currents of the third 47 and fifth 49 current generators, I3 - the value of the output currents of the first 45 and sixth 50 current generators. In this case, the output currents of the third 47 and fifth 49 current generators must satisfy the inequality I2≥ (1.5 ... 2) I max , where I max is the largest absolute value of the output current of the impedance converter, approximately equal to Max (Ie, Je) - the larger of the currents Ie, Je, equal - the largest absolute value of currents IPm equal to m = 1 ... M; is the largest absolute value of currents JPm equal to n = 1 ... N. The
В системе (3) существуют нерегулярные автоколебания, характеризующиеся положительными значениями старшего характеристического показателя Ляпунова. Например, при M=N=5, a=15, b1=-5, b2=8, b3=-7, b4=10, b5=-1.8, с1=-3, с2=14, с3=-4, с4=12, c5=-2.5, δ1=1, δ2=6.4, δ3=9.5, δ4=13.8, δ5=17, γ1=-1, γ2=-10.7, γ3=-12.3, γ4=-16.3, γ5=-17.8, A=2, B=15...24 этот показатель равен 0.7...0.95, в частности, при B=16 он близок к 0.75. При M=5, N=2, a=-9, b1=11, b2=-16, b2=15, b3=-7, b4=4.7, с1=70, с2=-7, δ1=1, δ2=2.2, δ3=2.7, δ4=3.5, δ5=5.8, γ1=-1, γ2=-2.4, A=1, B=25...28 старший характеристический показатель Ляпунова лежит в пределах от 0.83 до 1.01, в частности, при B=25 он близок к 0.9. При M=N=1, a=15, b1=с1=-3, λ1=1, γ1=-1, A=2, B=15...20 - старший характеристический показатель Ляпунова равен 0.72...0.95, а при M=N=1, a=-4, b1=c1=7, λ1=1, γ1=-1, A=1, B=10...15 - этот показатель равен 0.38...0.5.In system (3), there are irregular self-oscillations characterized by positive values of the highest characteristic Lyapunov exponent. For example, with M = N = 5, a = 15, b1 = -5, b2 = 8, b3 = -7, b4 = 10, b5 = -1.8, c1 = -3, c2 = 14, c3 = -4, c4 = 12, c5 = -2.5, δ1 = 1, δ2 = 6.4, δ3 = 9.5, δ4 = 13.8, δ5 = 17, γ1 = -1, γ2 = -10.7, γ3 = -12.3, γ4 = -16.3, γ5 = -17.8, A = 2, B = 15 ... 24 this indicator is 0.7 ... 0.95, in particular, at B = 16 it is close to 0.75. For M = 5, N = 2, a = -9, b1 = 11, b2 = -16, b2 = 15, b3 = -7, b4 = 4.7, c1 = 70, c2 = -7, δ1 = 1, δ2 = 2.2, δ3 = 2.7, δ4 = 3.5, δ5 = 5.8, γ1 = -1, γ2 = -2.4, A = 1, B = 25 ... 28 Lyapunov's senior characteristic exponent lies in the range from 0.83 to 1.01, in particular , at B = 25 it is close to 0.9. For M = N = 1, a = 15, b1 = c1 = -3, λ1 = 1, γ1 = -1, A = 2, B = 15 ... 20 - the highest characteristic Lyapunov exponent is 0.72 ... 0.95, and for M = N = 1, a = -4, b1 = c1 = 7, λ1 = 1, γ1 = -1, A = 1, B = 10 ... 15 - this indicator is 0.38 ... 0.5.
Следовательно при данных значениях параметров заявленного генератора в нем наблюдаются хаотические колебания.Therefore, at given values of the parameters of the claimed generator, chaotic oscillations are observed in it.
Пусть R=400 Ом, С=100 нФ, R11=R12=R13=Rl4=2000 Ом, R15=4000 Ом, I1=0.2 мА, I31=I32=I33=I34=I35=5 мА, I41=I42=I43=I44=I45=0.5 мА. Тогда хаотические колебания, отвечающие случаю M=N=5, a=15, b1=-5, b2=8, b3=-7, b4=10, b5=-1.8, c1=-3, c2=14, c3=-4, c4=12, c5=-2.5, δ1=1, δ2=6.4, δ3=9.5, δ4=13.8, δ5=17, γ1=-1, γ2=-10.7, γ3=-12.3, γ4=-16.3, γ5=-17.8, A=2, B=16 наблюдаются в заявленном генераторе при L1≈128 мГн, L2≈256 МГн, R1≈1714 Ом, R2=800 Ом, R3=160 Ом, R21≈1333 Ом, R31≈706 Ом, R22≈2667 Ом, R32≈9333 Ом, R23≈2154 Ом, R33≈1000 Ом, R24≈4000 Ом, R34≈6000 Ом, R25≈396 Ом, R35≈571 Ом, I11≈0.8 мА, I21≈1.2 мА, I12≈1.58 мА, I22≈2.34 мА, I13≈2.27 мА, I23≈2.88 мА, I14≈3.11 мА, I24≈3.39 мА, I15≈5.03 мА, I25≈2.74 мА, I51≈6.3 мА, I61≈6.7 мА, I52≈7.08 мА, I62≈7.84 мА, I53≈7.77 мА, I63≈8.38 мА, I54≈8.61 мА, I64≈8.89 мА, I55≈10.53 мА, I65≈8.24 мА, R4=1 кОм, I1≈1.5 мА, I2≈10 мА, I3≈13 мА.Let R = 400 Ohm, C = 100 nF, R1 1 = R1 2 = R1 3 = Rl 4 = 2000 Ohm, R1 5 = 4000 Ohm, I 1 = 0.2 mA, I3 1 = I3 2 = I3 3 = I3 4 = I3 5 = 5 mA, I4 1 = I4 2 = I4 3 = I4 4 = I4 5 = 0.5 mA. Then the chaotic oscillations corresponding to the case M = N = 5, a = 15, b1 = -5, b2 = 8, b3 = -7, b4 = 10, b5 = -1.8, c1 = -3, c2 = 14, c3 = -4, c4 = 12, c5 = -2.5, δ1 = 1, δ2 = 6.4, δ3 = 9.5, δ4 = 13.8, δ5 = 17, γ1 = -1, γ2 = -10.7, γ3 = -12.3, γ4 = - 16.3, γ5 = -17.8, A = 2, B = 16 are observed in the claimed generator at L1≈128 mH, L2≈256 MG, R1≈1714 Ohm, R2 = 800 Ohm, R3 = 160 Ohm, R2 1 ≈1333 Ohm, R3 1 ≈706 Ohm, R2 2 ≈2667 Ohm, R3 2 ≈9333 Ohm, R2 3 ≈2154 Ohm, R3 3 ≈1000 Ohm, R2 4 ≈4000 Ohm, R3 4 ≈6000 Ohm, R2 5 ≈396 Ohm, R3 5 ≈571 Ohm, I1 1 ≈0.8 mA, I2 1 ≈1.2 mA, I1 2 ≈1.58 mA, I2 2 ≈2.34 mA, I1 3 ≈2.27 mA, I2 3 ≈2.88 mA, I1 4 ≈3.11 mA, I2 4 ≈3.39 mA, I1 5 ≈5.03 mA, I2 5 ≈2.74 mA, I5 1 ≈6.3 mA, I6 1 ≈6.7 mA, I5 2 ≈7.08 mA, I6 2 ≈7.84 mA, I5 3 ≈7.77 mA, I6 3 ≈8.38 mA, 4 mA ≈8.61 I5, I6 ≈8.89 4 mA, I5 ≈10.53 5 mA, I6 ≈8.24 5 mA, R4 = 1 Ohm, I1≈1.5 mA, I2≈10 mA, I3≈13 mA.
Соответствующие этим значениям параметров генератора безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса, а также примеры безразмерного странного аттрактора и зависимости безразмерной переменной x от времени приведены на фиг.5, 7 и 9, соответственно.The dimensionless transfer characteristic of the nonlinear impedance converter corresponding to these values of the generator parameters, as well as examples of the dimensionless strange attractor and the dependence of the dimensionless variable x on time, are shown in FIGS. 5, 7 and 9, respectively.
Случаю M=5, N=2, a=-9, b1=11, b2=-16, b2=15, b3=-7, b4=4.7, с1=10, с2=-7, δ1=1, δ2=2.2, δ3=2.7, δ4=3.5, δ5=5.8, γ1=-1, γ2=-2.4, A=1, B=25 при R=400 Ом, С=100 нФ, R11=R12=R13=R14=2000 Ом, R15=4000 Ом, I1=0.4 мА, I31=I32=I33=I34=I35=5 мА, I41=I42=I43=I44=I45=0.5 мА соответствуют следующие параметры схемы генератора L1=L2≈400 мГн, R1≈1241 Ом, R2=160 Ом, R3=800 Ом, R21≈4889 Ом, R31≈6 кОм, R22≈16 кОм, R32≈9333 Ом, R23≈12 кОм, R24≈2154 Ом, R25≈1333 Ом, I11≈0.73 мА, I21≈0.7 мА, I12≈0.99 мА, I22≈1.41 мА, I13≈1.18 мА, I14≈1.89 мА, I15≈2.99 мА, I51≈6.23 мА, I61≈6.2 мА, I52≈6.49 мА, I62≈6.91 мА, I53≈6.68 мА, I54≈7.39 мА, I55≈8.49 мА, R33=R34=R35=1 кОм, I23=I24=I25=5 мА, I63=I64=I65=10.5 мА, R4=1 кОм, I1≈1.5 мА, I2≈10 мА, I3≈13 мА.The case M = 5, N = 2, a = -9, b1 = 11, b2 = -16, b2 = 15, b3 = -7, b4 = 4.7, c1 = 10, c2 = -7, δ1 = 1, δ2 = 2.2, δ3 = 2.7, δ4 = 3.5, δ5 = 5.8, γ1 = -1, γ2 = -2.4, A = 1, B = 25 at R = 400 Ohm, C = 100 nF, R1 1 = R1 2 = R1 3 = R1 4 = 2000 Ohm, R1 5 = 4000 Ohm, I 1 = 0.4 mA, I3 1 = I3 2 = I3 3 = I3 4 = I3 5 = 5 mA, I4 1 = I4 2 = I4 3 = I4 4 = I4 5 = 0.5 mA corresponds to the following parameters of the generator circuit L1 = L2≈400 mH, R1≈1241 Ohm, R2 = 160 Ohm, R3 = 800 Ohm, R2 1 ≈4889 Ohm, R3 1 ≈6 kOhm, R2 2 ≈16 kOhm, R3 2 ≈9333 Ohm, R2 3 ≈12 kOhm, R2 4 ≈2154 Ohm, R2 5 ≈1333 Ohm, I1 1 ≈0.73 mA, I2 1 ≈0.7 mA, I1 2 ≈0.99 mA, I2 2 ≈1.41 mA, I1 3 ≈1.18 mA, I1 4 ≈1.89 mA, I1 5 ≈2.99 mA, I5 1 ≈6.23 mA, I6 1 ≈6.2 mA, I5 2 ≈6.49 mA, I6 2 ≈6.91 mA, I5 3 ≈6.68 mA, I5 4 ≈ 7.39 mA, I5 5 ≈8.49 mA, R3 3 = R3 4 = R3 5 = 1 kOhm, I2 3 = I2 4 = I2 5 = 5 mA, I6 3 = I6 4 = I6 5 = 10.5 mA, R4 = 1 kOhm, I1 ≈1.5 mA, I2≈ 10 mA, I3≈13 mA.
Соответствующие этим значениям параметров генератора безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса, а также примеры безразмерного странного аттрактора и зависимости безразмерной переменной x от времени приведены на фиг.6, 8 и 10, соответственно.The dimensionless transfer characteristic of the nonlinear impedance converter corresponding to these values of the generator parameters, as well as examples of the dimensionless strange attractor and the dependence of the dimensionless variable x on time, are shown in Figs. 6, 8 and 10, respectively.
Повышенная точность и температурная стабильность передаточной характеристики нелинейного преобразователя импеданса обусловлена тем, что она практически не зависит от параметров транзисторов, вследствие взаимной компенсации эмиттерных сопротивлений транзисторов 15 и 18, 20 и 21, и пренебрежимо малого влияния эмиттерных сопротивлений транзисторов 14, 17, 16 и 19 в составе нелинейных четырехполюсников, а также высокой линейности и широкому рабочему диапазону линейного конвертора импеданса, получаемых за счет взаимной компенсации эмиттерных сопротивлений транзисторов 33 и 36, 39 и 38, 34 и 35, 40 и 37 и увеличения коллекторно-базовых напряжений транзисторов 33, 36, 38 и 39 на величину падения напряжений на резисторах 41, 42, 43 и 44.The increased accuracy and temperature stability of the transfer characteristic of the nonlinear impedance converter is due to the fact that it is practically independent of the parameters of the transistors, due to the mutual compensation of the emitter resistances of the
Электронное управление параметрами передаточной характеристики нелинейного преобразователя импеданса осуществляется путем изменения значений выходных токов I1k, I2k генераторов тока 27, 30 (а также соответствующих значений выходных токов генераторов тока 25, 32), обусловливающим перестройку граничных токов Ik, Jk в уравнении передаточной характеристики.Electronic control of the parameters of the transfer characteristic of the nonlinear impedance converter is carried out by changing the values of the output currents I1 k , I2 k of the
Передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса не зависит от значений входного и выходного токов. Поэтому изменение нелинейности этой характеристики может быть осуществлено безотносительно к величинам этих токов. При прочих равных условиях это позволяет расширить интервал перестройки параметров хаотического сигнала по сравнению с аналогами и прототипом.The transfer characteristic of a nonlinear impedance converter is independent of the values of the input and output currents. Therefore, a change in the nonlinearity of this characteristic can be carried out without regard to the magnitudes of these currents. Ceteris paribus, this allows us to expand the interval of tuning parameters of a chaotic signal in comparison with analogues and prototype.
Возможность индивидуального задания параметров каждого сегмента многосегментной характеристики нелинейного элемента, как видно из фиг.7 и 8, позволяет дополнительно существенно изменять геометрию хаотического аттрактора в заявленном генераторе по сравнению с отвечающими регулярной многосегментной нелинейности хаотическими аттракторами, в прототипе и аналогах, что дает дополнительную по сравнению с ними возможность регулирования параметров генерируемого хаотического сигнала.The ability to individually set the parameters of each segment of the multi-segment characteristic of a nonlinear element, as can be seen from Figs. 7 and 8, allows you to additionally significantly change the geometry of the chaotic attractor in the inventive generator in comparison with the chaotic attractors corresponding to regular multi-segment nonlinearity, in the prototype and analogs, which gives an additional comparison with them the ability to control the parameters of the generated chaotic signal.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138325/09A RU2321155C1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Generator of chaotic oscillations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138325/09A RU2321155C1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Generator of chaotic oscillations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2321155C1 true RU2321155C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138325/09A RU2321155C1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Generator of chaotic oscillations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2321155C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449461C1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-04-27 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Generator of chaotic oscillations |
RU2723087C1 (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-08 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Chaotic oscillator |
-
2006
- 2006-10-30 RU RU2006138325/09A patent/RU2321155C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449461C1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-04-27 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Generator of chaotic oscillations |
RU2723087C1 (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-08 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Chaotic oscillator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2403672C2 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2472210C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2680346C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2540817C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
Pal et al. | Single CDBA based current mode first order multifunction filter | |
RU2416144C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
YEŞİL et al. | New DXCCII-based grounded series inductance simulator topologies | |
RU2321155C1 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2305891C1 (en) | Random-wave oscillator | |
RU2585970C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2625520C1 (en) | Chaotic oscillator | |
RU2591659C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2664412C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2421877C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
Süsse et al. | Calculation of electrical circuits with fractional characteristics of construction elements | |
US20210326113A1 (en) | Power efficient sum-of-products calculation device | |
RU2273088C1 (en) | Random-wave oscillator | |
RU2693924C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
RU2536424C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2770642C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
RU2732114C1 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2746109C1 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2788360C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
RU2793281C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
Chen et al. | A dual realization of Chua’s chaotic oscillator using a current-controlled nonlinear resistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121031 |