CN105490800B - 一种二阶微分平方复杂度的混沌电路 - Google Patents

一种二阶微分平方复杂度的混沌电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种二阶微分平方复杂度的混沌电路。本发明对忆阻器的结构进行简化，所述忆阻器包括：乘法器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻。与现有技术相比，本发明较大地简化了忆阻器网络实现的结构，设计原理充分利用了乘积项中的差动输入对的反相输入端，也合理组合了乘法器的乘积结果中的和项式端子，通过仅仅改动拓扑内部的一根连线，就能达到分别实现三种高阶混沌或一种二阶混沌的新信号产生效果。

Description

一种二阶微分平方复杂度的混沌电路
技术领域
本申请涉及电子电路设计领域，更具体地说，涉及一种二阶微分平方复杂度的混沌电路。
背景技术
近年来，随着智能测控探头的急需，高阶混沌信号产生电路备受青睐。2010年蔡绍堂教授与合作者报道了最简单的蔡氏电路，其拓扑结构包括一个电感、一个电容、两个乘法器芯片和两个运算放大器芯片以及多只电阻，在计算复杂性上引入了三因子乘积项，其拓扑结构显得仍然复杂。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种二阶微分平方复杂度的混沌电路，该电路只需要一个电感、一个电容、一个乘法器芯片和一个运算放大器芯片以及五个电阻即可实现高级混沌信号的输出或二阶混沌信号的输出，拓扑结构简单。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种二阶微分平方复杂度的混沌电路，包括：电感、电容和忆阻器，其中所述电感、所述电容以及所述忆阻器串联，所述电感的一端与所述电容相连，另一端接地；
所述忆阻器包括：乘法器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；
其中，所述第一电阻的一端与所述电容相连，另一端与所述乘法器芯片的输出端相连；
所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端相连；
所述第一电阻与所述电容的公共端与所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；
所述第二电阻与所述运算放大器的公共端与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地；
所述第三电阻与所述运算放大器的公共端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述运算放大器的输出端以及所述乘法器芯片的和项输入端均相连；
所述电感与所述电容的公共端与所述乘法器芯片的第一反相差动输入端相连；
所述乘法器芯片的第一同相差分输入端以及第二通项差分输入端接地，第二反相差分输入端作为第一接线端子；
所述电感和所述电容的公共端作为第二接线端子，所述电容与所述第一电阻的公共端作为第三接线端子，所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端作为第四端子接线；
其中，当所述第一接线端子分别与所述第二接线端子、所述第三接线端子以及所述第四接线端子相连时，所述混沌电路输出三种不同的高阶混沌信息，当所述第一接线端子接地时，所述混沌电路输出二阶混沌信号。
优选的，所述电路的供电电压为正负5V至正负10V。
优选的，所述电感的电感值为1mH～10mH，所述电容的电容值为0.01μF～0.1μF，所述第一电阻的电阻值为200Ω，所述第二电阻和所述第三电阻的电阻值均为1kΩ，所述第四电阻以及所述第五电阻的电阻值为电阻100kΩ。
经由上述技术方案可知，本申请公开了一种二阶微分平方复杂度的混沌电路。本发明对忆阻器的结构进行简化，所述忆阻器包括：乘法器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻。与现有技术相比，本发明较大地简化了忆阻器网络实现的结构，设计原理充分利用了乘积项中的差动输入对的反相输入端，也合理组合了乘法器的乘积结果中的和项式端子，通过仅仅改动拓扑内部的一根连线，就能达到分别实现三种高阶混沌或一种二阶混沌的新信号产生效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一个实施例公开的一种二阶微分平方复杂度的混沌电路；
图2～图5示出了本发明公开的一种二阶微分平方复杂度的混沌电路输出的信号示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在混沌产生电路中，以1983年提出的蔡氏电路为例，其设计的基本理念是至少包括三个储能元件和一个非线性负阻；简化蔡氏电路的最近的成功例证是由三个元件构造单环串联回路，包括一个电感、一个电容和一个忆阻器网络。已知的2010年的报道提示，实现忆阻器网络将耗费二个乘法器芯片、四个运放和较多的电阻，同时乘法器芯片内部的积和运算的相关端子例如差动输入或和项端输入的利用，并不充分。
综上，为了推动高阶混沌信号产生电路的最简化结构的发展，满足主动测量等技术环节中的新混沌信号产生的急迫需求，具体指导MOS管集成水平的高阶混沌信号产生专用集成电路的创新设计参考，就具备了深远的现实的工程意义。
参见图1示出了本发明一个实施例公开的一种二阶微分平方复杂度的混沌电路。
该电路包括电感L1、电容C1和忆阻器。其中电感L1、电容C1以及忆阻器串联，且电感L1的一端与电容C1相连，另一端接地。
该忆阻器具体包括：乘法器芯片U1、运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5。
下面具体介绍各个元器件的连接方式。
所述第一电阻的一端与所述电容相连，另一端与所述乘法器芯片的输出端W相连。
所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端相连。
所述第一电阻与所述电容的公共端与所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。
所述第二电阻与所述运算放大器的公共端与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地；
所述第三电阻与所述运算放大器的公共端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述运算放大器的输出端以及所述乘法器芯片的和项输入端Z均相连；
所述电感与所述电容的公共端与所述乘法器芯片的第一反相差动输入端X2相连。
所述乘法器芯片的第一同相差分输入端X1以及第二同项差分输入端Y1接地，第二反相差分输入端Y2作为第一接线端子IO1。
所述电感和所述电容的公共端作为第二接线端子IO2，所述电容与所述第一电阻的公共端作为第三接线端子IO3，所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端作为第四接线端子IO4。
需要说明的是，当所述第一接线端子分别与所述第二接线端子、所述第三接线端子以及所述第四接线端子相连时，所述混沌电路为高阶混沌电路，其输出三种不同的高阶混沌信息。
当所述第一接线端子接地时，所述混沌电路为二阶混沌拓扑电路，其输出二阶混沌信号。
参见图2～图5示出了本发明公开的一种二阶微分平方复杂度的混沌电路输出的信号时域图。其中，图2对应的连接方式为第一接线端子与第二接线端子相连，图3对应的连接方式为第一接线端子与第三接线端子相连，图4对应的连接方式为第一接电线端子与第四接线端子相连，图5对应的连接方式为第一接线端子接地。由图2至图5可知，图中IO3接线端子的电压节点VIO3的复杂细节各不相同，但本质都呈现频谱连续的混沌特点。
可选的，所述电路的供电电压为正负5V至正负10V。所述电感的电感值为1mH～10mH，所述电容的电容值为0.01μF～0.1μF，所述第一电阻的电阻值为200Ω，所述第二电阻和所述第三电阻的电阻值均为1kΩ，所述第四电阻以及所述第五电阻的电阻值为电阻100kΩ。
由以上可知：一种二阶微分平方复杂度的混沌电路，在闭合回路中的电感和电容之外，基于最少数量芯片(两个)和电阻臂(5只电阻)，合理组合乘法器的和项输入端，合理配置乘法器的差动输入端，达到仅仅改变一根连线，就能达到产生三种高阶混沌和一种二阶混沌的编程控制效果。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种二阶微分平方复杂度的混沌电路，其特征在于，包括：电感、电容和忆阻器，其中所述电感、所述电容以及所述忆阻器串联，所述电感的一端与所述电容相连，另一端接地；
所述忆阻器包括：乘法器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；
其中，所述第一电阻的一端与所述电容相连，另一端与所述乘法器芯片的输出端相连；
所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端相连；
所述第一电阻与所述电容的公共端与所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；
所述第二电阻与所述运算放大器的公共端与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地；
所述第三电阻与所述运算放大器的公共端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述运算放大器的输出端以及所述乘法器芯片的和项输入端均相连；
所述电感与所述电容的公共端与所述乘法器芯片的第一反相差动输入端相连；
所述乘法器芯片的第一同相差分输入端以及第二通项差分输入端接地，第二反相差分输入端作为第一接线端子；
所述电感和所述电容的公共端作为第二接线端子，所述电容与所述第一电阻的公共端作为第三接线端子，所述第一电阻与所述乘法器芯片的公共端作为第四接线端子；
其中，当所述第一接线端子分别与所述第二接线端子、所述第三接线端子以及所述第四接线端子相连时，所述混沌电路输出三种不同的高阶混沌信息，当所述第一接线端子接地时，所述混沌电路输出二阶混沌信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路的供电电压为正负5V至正负10V。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电感的电感值为1mH～10mH，所述电容的电容值为0.01μF～0.1μF，所述第一电阻的电阻值为200Ω，所述第二电阻和所述第三电阻的电阻值均为1kΩ，所述第四电阻以及所述第五电阻的电阻值为电阻100kΩ。
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