RU2722541C1 - Chaotic oscillations generator - Google Patents
Chaotic oscillations generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722541C1 RU2722541C1 RU2019133454A RU2019133454A RU2722541C1 RU 2722541 C1 RU2722541 C1 RU 2722541C1 RU 2019133454 A RU2019133454 A RU 2019133454A RU 2019133454 A RU2019133454 A RU 2019133454A RU 2722541 C1 RU2722541 C1 RU 2722541C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- output
- transistor
- resistor
- collector
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B29/00—Generation of noise currents and voltages
Abstract
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 (Патент РФ №2412527), содержащий двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом двухполюсного элемента с емкостным сопротивлением, второй вывод которого соединен с первым выводом двухполюсного элемента с отрицательным емкостным сопротивлением и с первым выводом устройства с отрицательной проводимостью, второй вывод которого соединен с вторым выводом двухполюсного элемента с отрицательным емкостным сопротивлением и вторым выводом двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением.A known generator of chaotic oscillations (RF Patent No. 2412527) containing a bipolar element with inductive resistance, the first output of which is connected to the first output of the bipolar element with capacitive resistance, the second output of which is connected to the first output of the bipolar element with negative capacitive resistance and with the first output of the device with negative conductivity, the second terminal of which is connected to the second terminal of the bipolar element with negative capacitive resistance and the second terminal of the bipolar element with inductive resistance.
Также известен генератор хаотических колебаний (Т.Мацумото. Хаос в электронных схемах. ТИИЭР, 1987, Т. 75, №8, С. 76-79, рис. 19, 20), содержащий устройство с отрицательной проводимостью, первый вывод которого соединен с первым выводом двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением и с первым выводом двухполюсного элемента с емкостным сопротивлением, второй вывод которого соединен с вторым выводом двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением и с первым выводом двухполюсного элемента с отрицательным емкостным сопротивлением, второй вывод которого соединен с вторым выводом устройства с отрицательной проводимостью.Also known is a generator of chaotic oscillations (T. Matsumoto. Chaos in electronic circuits. TIIER, 1987, T. 75, No. 8, P. 76-79, Fig. 19, 20) containing a device with negative conductivity, the first output of which is connected to the first terminal of the bipolar element with inductive resistance and the first terminal of the bipolar element with capacitive resistance, the second terminal of which is connected to the second terminal of the bipolar element with inductive resistance and the first terminal of the bipolar element with negative capacitive resistance, the second terminal of which is connected to the second terminal of the device with negative conductivity.
Недостатком этих генераторов хаоса является невозможность генерации перемежающихся импульсных последовательностей случайной длительности, содержащих импульсы незначительно различающиеся по амплитуде и имеющие изменяющееся со временем смещение.The disadvantage of these chaos generators is the impossibility of generating alternating pulse sequences of random duration, containing pulses slightly varying in amplitude and having a displacement that varies with time.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор хаотических колебаний (А.С.Пиковский, М.И.Рабинович. Простой генератор со стохастическим поведением // Доклады академии наук. 1978. Т. 239, №2, с. 302, рис. 1, а), содержащий двухполюсный элемент с емкостным сопротивлением и первый двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом резистора.The closest in technical essence to the claimed device is a generator of chaotic oscillations (A.S. Pikovsky, M.I. Rabinovich. A simple generator with stochastic behavior // Reports of the Academy of Sciences. 1978. T. 239, No. 2, p. 302, fig. . 1, a) containing a bipolar element with capacitive resistance and a first bipolar element with inductive resistance, the first terminal of which is connected to the first terminal of the resistor.
Недостатком этого генератора хаотических колебаний является невозможность генерации перемежающихся импульсных последовательностей, содержащих случайное количество импульсов незначительно различающихся по амплитуде и имеющих изменяющееся со временем смещение.The disadvantage of this generator of chaotic oscillations is the impossibility of generating intermittent pulse sequences containing a random number of pulses slightly varying in amplitude and having a displacement that varies with time.
Целью изобретения является получение перемежающихся импульсных последовательностей случайной длительности, отличающихся незначительным изменением амплитуды импульсов при наличии нарастающего смещения импульсов в пределах каждой последовательности.The aim of the invention is to obtain alternating pulse sequences of random duration, characterized by a slight change in the amplitude of the pulses in the presence of an increasing shift of the pulses within each sequence.
Цель изобретения достигается тем, что в генератор хаотических колебаний, содержащий двухполюсный элемент с емкостным сопротивлением и первый двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом резистора, введены нелинейный преобразователь импеданса и второй двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом двухполюсного элемента с емкостным сопротивлением и первым выходным выводом нелинейного преобразователя импеданса, второй выходной вывод которого соединен с вторым выводом двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением и вторым выводом двухполюсного элемента с емкостным сопротивлением, второй вывод первого двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением соединен с первым входным выводом нелинейного преобразователя импеданса, второй входной вывод которого соединен с вторым выводом резистора.The purpose of the invention is achieved in that a chaotic oscillator containing a bipolar element with capacitive resistance and a first bipolar element with inductive resistance, the first output of which is connected to the first output of the resistor, introduces a nonlinear impedance converter and a second bipolar element with inductive resistance, the first output of which is connected with a first output of a bipolar element with capacitance and a first output terminal of a nonlinear impedance converter, a second output of which is connected to a second output of a bipolar element with inductance and a second output of a bipolar element with capacitance, a second output of a first bipolar element with inductance the output of the nonlinear impedance converter, the second input terminal of which is connected to the second output of the resistor.
С целью получения повышенной температурной стабильности, нелинейный преобразователь импеданса содержит усилитель напряжения, инвертирующий вход которого соединен с первым входным выводом нелинейного преобразователя импеданса и первым выводом нелинейного двухполюсника, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора и с выходом усилителя напряжения, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выводом резистора и первым выходным выводом нелинейного преобразователя импеданса, второй входной и второй выходной выводы которого соединены с общей шиной, нелинейный двухполюсник содержит первый генератор тока, выход которого соединен с первым выводом нелинейного двухполюсника и эмиттером первого транзистора, коллектор которого соединен с базой второго транзистора и эмиттером третьего транзистора, база и коллектор которого соединены с выходом второго генератора тока, первым выводом первого резистора и эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с базой пятого транзистора и эмиттером шестого транзистора, база и коллектор которого соединены с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом третьего генератора тока и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с базой и коллектором седьмого транзистора, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора и коллектором пятого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом первого резистора и выходом четвертого генератора тока, а также с базой и коллектором восьмого транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого транзистора и коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом нелинейного двухполюсника, общая шина первого генератора тока соединена с первой шиной питания, общие шины второго, третьего и четвертого генераторов тока соединены с второй шиной питания.In order to obtain increased temperature stability, the nonlinear impedance converter comprises a voltage amplifier, the inverting input of which is connected to the first input terminal of the nonlinear impedance converter and the first terminal of the nonlinear bipolar, the second terminal of which is connected to the first terminal of the resistor and to the output of the voltage amplifier, whose non-inverting input is connected to the second output of the resistor and the first output of the non-linear impedance converter, the second input and second output of which are connected to a common bus, the non-linear two-terminal contains a first current generator, the output of which is connected to the first terminal of the non-linear two-terminal and the emitter of the first transistor, the collector of which is connected to the base of the second transistor and an emitter of a third transistor, the base and collector of which is connected to the output of the second current generator, the first output of the first resistor and an emitter of the fourth transistor, whose collector is connected to the base of the fifth trans the source and collector of the sixth transistor, the base and collector of which is connected to the first terminal of the second resistor, the second terminal of which is connected to the output of the third current generator and the first terminal of the third resistor, the second terminal of which is connected to the base and collector of the seventh transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth transistor and the collector of the fifth transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the first resistor and the output of the fourth current generator, as well as the base and collector of the eighth transistor, the emitter of which is connected to the base of the first transistor and the collector of the second transistor, the emitter of which is connected to the second terminal of the nonlinear bipolar the bus of the first current generator is connected to the first power bus, the common buses of the second, third and fourth current generators are connected to the 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 (y, z), и фиг. 5, на которой показан пример зависимости безразмерной переменной y от времени.The inventive chaotic oscillator is illustrated in FIG. 1, which shows its electrical circuit diagram, FIG. 2, which shows the distribution of currents and voltages in the generator circuit during its operation, FIG. 3, which shows an electrical diagram of a practical implementation of a chaotic oscillator, FIG. 4, which shows an example of the projection of a dimensionless strange attractor onto the (y, z) plane, and FIG. 5, which shows an example of the dependence of the dimensionless variable y on time.
Генератор хаотических колебаний содержит первый 1 и второй 2 двухполюсные элементы с индуктивным сопротивлением, двухполюсный элемент с емкостным сопротивлением 3, резистор 4 и нелинейный преобразователь импеданса 5, нелинейный преобразователь импеданса содержит усилитель напряжения 6, резистор 7 и нелинейный двухполюсник 8, нелинейный двухполюсник содержит первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15 и восьмой 16 транзисторы, первый 17, второй 18 и третий 19 резисторы, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 генераторы тока.The chaotic oscillator contains the first 1 and second 2 bipolar elements with inductive resistance, a bipolar element with
Запишем уравнения, описывающие динамику данного генератора (см. фиг. 2):We write the equations describing the dynamics of this generator (see Fig. 2):
где L1 - индуктивность первого двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением 1; L2 - индуктивность второго двухполюсного элемента с индуктивным сопротивлением 2; С - емкость двухполюсного элемента с емкостным сопротивлением 3; uL1 и iL1 - переменное напряжение на первом двухполюсном элементе с индуктивным сопротивлением 1 и протекающий через него переменный ток, соответственно; uL2 и iL2 - переменное напряжение на втором двухполюсном элементе с индуктивным сопротивлением 2 и протекающий через него переменный ток, соответственно;where L1 is the inductance of the first bipolar element with
uC и iC - переменное напряжение на двухполюсном элементе с емкостным сопротивлением 3 и протекающий через него переменный ток, соответственно; R - сопротивление резистора 4; i(iL1) - ток, протекающий через выходные выводы нелинейного преобразователя импеданса 5.u C and i C are the alternating voltage on the bipolar element with
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 , , , где I0 - ток, определяющий границы между средним, проходящим через начало координат, и боковыми сегментами передаточной характеристики нелинейного преобразователя импеданса, и безразмерное время , представим полученные уравнения в безразмерном виде:Introducing dimensionless variables , , , where I 0 is the current defining the boundaries between the average passing through the origin and the side segments of the transfer characteristic of the nonlinear impedance converter, and the dimensionless time , we present the obtained equations in a dimensionless form:
где - безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса; ; .Where - dimensionless transfer characteristic of a nonlinear impedance converter; ; .
Безразмерная передаточная характеристика нелинейного преобразователя импеданса по п. 2 формулы изобретения имеет вид:The dimensionless transfer characteristic of a nonlinear impedance converter according to
где , - сопротивление резистора 7, R2 - сопротивление резистора 17, R3 - значение сопротивлений резисторов 18 и 19.Where , - the resistance of the
, где I3 - значение выходного тока третьего 22 генератора тока. При этом выходной ток I1 первого 20 генератора тока устанавливается равным , где I2 - значение выходных токов второго 21 и четвертого 23 генераторов тока, причем значение выходных токов второго 21 и четвертого 23 генераторов должно быть не меньше половины значения выходного тока I3 третьего 22 генератора тока . where I 3 - the value of the output current of the third 22 current generator. In this case, the output current I 1 of the first 20 current generator is set equal to where I 2 is the value of the output currents of the second 21 and fourth 23 current generators, and the value of the output currents of the second 21 and fourth 23 generators should be at least half the value of the output current I 3 of the third 22 current generators .
В системе (3), (5) существуют нерегулярные автоколебания, характеризующиеся положительными значениями старшего характеристического показателя Ляпунова. Например, при А=2.5, В=14…16, а=0.5, b=-6 этот показатель равен 0.54…0.62, в частности, при А=2.5, В=15, а=0.5, b=-6 он близок к 0.54; при А=2.5, В=19…21, а=0.5, b=-4, он равен 0.37…0.46; при А=2, В=10…20, а=0.5, b=-10, его зачение составляет 0.34…0.55.In system (3), (5), there are irregular self-oscillations characterized by positive values of the highest characteristic Lyapunov exponent. For example, at A = 2.5, B = 14 ... 16, a = 0.5, b = -6, this indicator is 0.54 ... 0.62, in particular, at A = 2.5, B = 15, a = 0.5, b = -6 it is close q 0.54; at A = 2.5, B = 19 ... 21, a = 0.5, b = -4, it is 0.37 ... 0.46; at A = 2, B = 10 ... 20, a = 0.5, b = -10, its conception is 0.34 ... 0.55.
Следовательно при данных значениях коэффициентов а, b, А, В в генераторе на фиг. 3 наблюдаются хаотические автоколебания.Therefore, for given values of the coefficients a, b, A, B in the generator in FIG. 3 chaotic self-oscillations are observed.
Пусть R=1кОм, С=1нФ, R1=200 Ом. Тогда в случае А=2.5, В=15, а=0.5, b=-6 хаотические колебания в схеме на фиг. 3 наблюдаются при L2≈15 мГн, L1≈6 мГн, R2≈1.2 кОм, R3≈50Ом. Положив I0=750 мкА, получим, значение выходного тока третьего 22 генератора тока, равное I3≈1.64 мА. Если выходные токи второго 21 и четвертого 23 генераторов тока выбрать равными I2=1 мА, то выходной ток первого 20 генератора тока будет равен I1≈1.82 мА.Let R = 1kOhm, C = 1nF, R1 = 200 Ohm. Then in the case A = 2.5, B = 15, a = 0.5, b = -6 chaotic oscillations in the circuit in FIG. 3 are observed at L 2 ≈15 mH, L1≈6 mH, R2≈1.2 kΩ, R3≈50 Ω. Putting I 0 = 750 μA, we obtain the value of the output current of the third 22 current generator equal to I 3 ≈1.64 mA. If the output currents of the second 21 and fourth 23 current generators are chosen equal to I 2 = 1 mA, then the output current of the first 20 current generators will be I 1 ≈1.82 mA.
На фиг. 4 приведен пример проекции хаотического аттрактора на плоскость (y, z) при А=2.5, В=15, а=0.5, b=-6. На фиг. 5 дан соответствующий пример зависимости безразмерной переменной у от времени.In FIG. Figure 4 shows an example of the projection of a chaotic attractor onto the (y, z) plane at A = 2.5, B = 15, a = 0.5, b = -6. In FIG. Figure 5 gives a corresponding example of the dependence of the dimensionless variable y on time.
В отличие от аналогов и прототипа, схема на фиг. 1 позволяет генерировать перемежающиеся импульсные последовательности, содержащие случайное количество импульсов примерно одинаковой амплитуды, имеющих изменяющееся со временем смещение.Unlike analogues and prototype, the circuit in FIG. 1 allows you to generate intermittent pulse sequences containing a random number of pulses of approximately the same amplitude, having a displacement that varies with time.
Повышенная температурная стабильность нелинейного преобразователя импеданса обусловлена тем, что его передаточная характеристика практически не зависят от параметров транзисторов, вследствие взаимной компенсации эмиттерных сопротивлений транзисторов 9 и 11, 10 и 16, 12 и 14, 13 и 15.The increased temperature stability of the nonlinear impedance converter is due to the fact that its transfer characteristic is practically independent of the parameters of the transistors, due to the mutual compensation of the emitter resistances of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133454A RU2722541C1 (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Chaotic oscillations generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133454A RU2722541C1 (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Chaotic oscillations generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722541C1 true RU2722541C1 (en) | 2020-06-01 |
Family
ID=71067809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019133454A RU2722541C1 (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Chaotic oscillations generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2722541C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2058660C1 (en) * | 1992-05-22 | 1996-04-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Алмаз" | Chaotic oscillator |
US6127899A (en) * | 1999-05-29 | 2000-10-03 | The Aerospace Corporation | High frequency anharmonic oscillator for the generation of broadband deterministic noise |
US6414558B1 (en) * | 1999-05-12 | 2002-07-02 | Parthus Ireland Limited | Method and apparatus for random sequence generator |
RU2273088C1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-03-27 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Random-wave oscillator |
RU2680346C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-02-19 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Generator of hyperchaotic oscillations |
-
2019
- 2019-10-21 RU RU2019133454A patent/RU2722541C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2058660C1 (en) * | 1992-05-22 | 1996-04-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Алмаз" | Chaotic oscillator |
US6414558B1 (en) * | 1999-05-12 | 2002-07-02 | Parthus Ireland Limited | Method and apparatus for random sequence generator |
US6127899A (en) * | 1999-05-29 | 2000-10-03 | The Aerospace Corporation | High frequency anharmonic oscillator for the generation of broadband deterministic noise |
RU2273088C1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-03-27 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Random-wave oscillator |
RU2680346C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-02-19 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Generator of hyperchaotic oscillations |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2403672C2 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2472210C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2585970C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2416144C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2680346C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2540817C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
RU2305891C1 (en) | Random-wave oscillator | |
Sprott et al. | Elegant circuits: simple chaotic oscillators | |
RU2625520C1 (en) | Chaotic oscillator | |
RU2591659C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2722541C1 (en) | Chaotic oscillations generator | |
GB845281A (en) | Improvements in or relating to transistor circuit arrangements for converting impedances | |
RU2412527C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2625610C1 (en) | Hyper-chaotic oscillator | |
RU2273088C1 (en) | Random-wave oscillator | |
RU2536424C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2744648C1 (en) | Hyperchaotic oscillation generator | |
RU2664412C1 (en) | Generator of hyperchaotic oscillations | |
RU2768369C1 (en) | Chaotic oscillator | |
RU2693924C1 (en) | Chaotic oscillation generator | |
RU2449461C1 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2421877C1 (en) | Chaotic vibration generator | |
RU2321155C1 (en) | Generator of chaotic oscillations | |
RU2256287C1 (en) | Chaotic wave oscillator | |
RU2479105C1 (en) | Generator of chaotic oscillations |