CN109525383A - 一种双路输出的混沌信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双路输出的混沌信号发生器，包括电源电路、启动开关K0、振荡电路、忆阻器电路、LC电路以及A通道开关K1、A路电压放大电路、输出调节电路A、A输出口、B通道开关K2、B路电压放大电路、输出调节电路B和B输出口构成；所述忆阻器电路、LC电路和振荡电路共同作用可以产生动力学行为复杂的混沌信号；当开关K1闭合，混沌信号从A路经过信号放大电路A以及输出调节电路A，从A输出口输出；当开关K2闭合，混沌信号从B路经过信号放大电路B以及输出调节电路B，从B输出口输出。本发明利用振荡器原理，基于一种新的忆阻器电路设计出了一种双路输出的混沌信号发生器，可以调节幅度，具有稳定性好，抗干扰性强的特点，更适于在保密通信中的应用。

Description

一种双路输出的混沌信号发生器

技术领域

本发明专利涉及电子线路领域，特别是涉及一种双路输出的混沌信号发生器。

背景技术

如何产生可以运用于混沌保密通信的混沌信号是当前一个研究热点，当前混沌信号发生器的主要问题是：混沌信号输出的幅值调节范围较小，稳定性较差，易受干扰，波形失真严重将会导致保密通信失败；另外，经典的混沌系统已经被广泛研究，相应的混沌加密信号一旦遭受截获，基于经典混沌系统的先验信息，加密信息将很快被破译，新的混沌系统的采用将有助于降低保密通信中信息被破译的概率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种双路输出的混沌信号发生器，包括电源电路、启动开关K0、振荡电路、忆阻器电路、LC电路以及A通道开关K1、A路电压放大电路、输出调节电路A、A输出口、B通道开关K2、B路电压放大电路、输出调节电路B、B输出口构成；

振荡电路包括放大器U0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；

一种新的忆阻器电路包括电容C5、电流反馈型放大器U11、电流反馈型放大器U12、放大器U13、放大器U14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、光耦开关G1、电阻Ra和电阻Rb；

LC电路包括电容C6、电感L；

A路电压放大电路包括放大器U1、放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7;

B路电压放大电路包括放大器U3、放大器U4、电阻R8、电阻R9、电阻R10;

输出调节电路A包括放大器U5、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、A路拨动开关；

输出调节电路A包括放大器U6、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、B路拨动开关；

电源电路包括电源输入口、变压器T1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C7、电容C8、电容C9、稳压管LM7812、电容C10、电容C11、电容C12、稳压管LM7912、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64；

振荡电路与忆阻器电路相连；忆阻器电路与LC电路相连；启动开关K0连接于电容C1正极与放大器U0的正极之间；A通道开关K1连接于振荡电路与A路电压放大电路之间；输出调节电路A连接于A路电压放大电路与A输出口之间； B通道开关K2连接于LC电路与B路电压放大电路之间；输出调节电路B连接于B路电压放大电路与B输出口之间；

所述振荡电路中，电阻R2与所述电容C2串联，之后并联于所述放大器U0的输出端与负向端之间；所述电阻R4并联于所述放大器U0的正向端与所述放大器U0的输出端之间；所述电阻R3一端接放大器U0的正相端一端接地；所述电阻R1的正端和负端分别与放大器U0的正向端和地相连；电容C1正端与启动开关K0相连，负端接地；

所述忆阻器电路中，输入端记作A端, 输出端记作B端；

所述忆阻器电路的电阻R11与忆阻器电路的A端相连；电阻R11的另一端接电流反馈放大器U12的反向端；电流反馈放大器U12的输出端与电阻R12相连；电流反馈放大器U12的正相端接地；电流反馈放大器U12的反向端通过R15与电流反馈放大器U11的输出端相连；电流反馈放大器U11的正相端接地；电流反馈放大器U11的反向端通过R14与电阻R12相连；电阻R12通过电容C5串联连后接地；放大器U13的正相端与U14的正相端相连，然后与电容C5的正极相连；放大器U13的输出端与放大器U14的输出端相连，然后与光耦G1的g1端相连；直流5v电压源通过R17与光耦G1的g1端相连; 光耦G1的g2端接地；放大器U13的反向端与直流电源正2V相连；放大器U14的反向端接直流电源负2V；电阻Ra一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g3端相连；电阻Rb一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g4端相连；

所述LC电路中，电容C6与电感L并联，正极接忆阻器电路的B端；负极接地；

所述A路电压放大电路中，电阻R5一端接电容C1的正极，另一端接放大器放大器U1的正向端；电阻R6连接于放大器U1的正向端与放大器U1的输出端之间；放大器U1的反向端通过R7接地; 放大器U1的输出端与放大器U2的正向端相连；放大器U2的反向端与放大器U2的输出端相连；放大器U2的输出端与输出调节电路A的输入端相连；

所述B路电压放大电路中，电阻R8一端接电容C5的正极，另一端接放大器放大器U3的正向端；电阻R9连接于放大器U3的正向端与放大器U3的输出端之间；放大器U3的反向端通过R7接地; 放大器U3的输出端与放大器U4的正向端相连；放大器U4的反向端与放大器U4的输出端相连；放大器U4的输出端与输出调节电路B的输入端相连；

所述输出调节电路A中,放大器U5的反向端与A路电压放大电路的输出端相连；电阻R41连接于放大器U5的反向端与放大器U5的正向端之间；电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48和电阻R49并联后一端接A路拨动开关，另一端接放大器U5的输出端；A路拨动开关的输出端与A输出口相连；

所述输出调节电路B中,放大器U6的反向端与B路电压放大电路的输出端相连；电阻R51连接于放大器U6的反向端与放大器U6的正向端之间；电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58和电阻R59并联后一端接B路拨动开关，另一端接放大器U6的输出端；B路拨动开关的输出端与B输出口相连；

所述电源电路中，电源输入口与变压器T1的输入端1和输入端2相连；

二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连；二极管D3的阳极与二极管D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D3的阴极相连；二极管D2的阳极与二极管D4的阴极相连；

变压器T1的输出端3与二极管D1的阳极相连；变压器T1的输出端5与二极管D4的阴极相连；变压器T1的输出端4端接地；

电容C7的正极与电容C8的正极相连后再与二极管D2的阴极相连；电容C7的负极与电容C8的负极相连后接地；稳压管LM7812的端口1与电容C8的正极相连；稳压管LM7812的端口2接地；稳压管LM7812的端口3与电容C9的正极相连，记作正12V；

电容C10的正极与电容C11的正极相连后再与二极管D4的阳极相连；电容C10的负极与电容C11的负极相连后接地；稳压管LM7912的端口1与电容C11的正极相连；稳压管LM7912的端口2接地；稳压管LM7912的端口3与电容C12的负极相连，记作负12V，电容C12的正极接地；

电阻R61、电阻R62相继串联后，一端接电容C9的正极端，一端接地；电阻R61与电阻R62之间作为2V输出；

电阻R63、电阻R64串联后，一端接电容C12的正极端，一端接地；电阻R63与电阻R64之间作为-2V的输出；

本发明有益效果：

本发明利用振荡器原理，基于忆阻器电路设计出了一种双路输出的混沌信号发生器，可以调节幅度，具有稳定性好，抗干扰性强的特点，更适于在保密通信中的应用。

附图说明

图1 一种双路输出的混沌信号发生器电路图。

图2 电源电路图。

图3 A路电压放大电路。

图4 B路电压放大电路。

图5 输出调节电路A。

图6 输出调节电路B。

图7 A路混沌输出信号。

图8 B路混沌输出信号。

具体实施方式

下面结合附图对本发明电路的具体实施方式做进一步说明。一种双路输出的混沌信号发生器，包括电源电路、启动开关K0、振荡电路、忆阻器电路、LC电路以及A通道开关K1、A路电压放大电路、输出调节电路A、A输出口、B通道开关K2、B路电压放大电路、输出调节电路B、B输出口构成；

振荡电路包括放大器U0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；

本实施例电路仿真选用的放大器U0为AD711，电阻R1=R2=0.33k、R3=3k、R4=10k、电容C1=C2=4.7n；

一种新的忆阻器电路包括电容C5、电流反馈型放大器U11、电流反馈型放大器U12、放大器U13、放大器U14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、光耦开关G1、电阻Ra和电阻Rb；

本实施例电路仿真:

电容C5=47n、电流反馈型放大器U11 和U12为AD844、放大器U13和放大器U14选用LF339、电阻R11=100k、电阻R12=47k、电阻R13=10k、电阻R14=100k、电阻R15=100k、电阻R16=10k、电阻R17=5k、光耦开关G1采用TLP632、电阻Ra=1.12k、电阻Rb=10k；

LC电路包括电容C6、电感L；

本实施例电路仿真:电容C6=10n,L=68mh;

A路电压放大电路包括放大器U1、放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7;

本实施例电路仿真:放大器U1和放大器U2选用AD711、电阻R5=10k、电阻R6=20k、电阻R7=10k;

B路电压放大电路包括放大器U3、放大器U4、电阻R8、电阻R9、电阻R10;

本实施例电路仿真:放大器U1和放大器U2选用AD711、电阻R5=10k、电阻R6=20k、电阻R7=10k;

输出调节电路A包括放大器U5、电阻41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、A路拨动开关；

本实施例电路仿真: 放大器U5选用AD711、电阻R41=500欧、电阻R42=1k、电阻R43=2k、电阻R44=10k、电阻R45=20k、电阻R46=50k、电阻R47=100k、电阻R48=150k、电阻R49=200k

输出调节电路A包括放大器U6、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、B路拨动开关；

本实施例电路仿真: 放大器U6选用AD711、电阻R51=500欧、电阻R52=1k、电阻R53=2k、电阻R54=10k、电阻R55=20k、电阻R56=50k、电阻R57=100k、电阻R58=150k、电阻R59=200k;

电源电路包括电源输入口、变压器T1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C7、电容C8、电容C9、稳压管LM7812、电容C10、电容C11、电容C12、稳压管LM7912、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64；

本实施例电路仿真: 电源输入口输入220v交流电，变压器T1的原副边比100:33，二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4选用1N5391、电容C7=47n、电容C8=1n、电容C9=47n、电容C10=47n、电容C11=1n、电容C12=47n、电阻R61=100k、电阻R62=20k、电阻R63=100k、电阻R64=20k；

本实施例中，振荡电路与忆阻器电路相连；忆阻器电路与LC电路相连；启动开关K0连接于电容C1正极与放大器U0的正极之间；A通道开关K1连接于振荡电路与A路电压放大电路之间；输出调节电路A连接于A路电压放大电路与A输出口之间；B通道开关K2连接于LC电路与B路电压放大电路之间；输出调节电路B连接于B路电压放大电路与B输出口之间；

所述振荡电路中，电阻R2与所述电容C2串联，之后并联于所述放大器U0的输出端与负向端之间；所述电阻R4并联于所述放大器U0的正向端与所述放大器U0的输出端之间；所述电阻R3一端接放大器U0的正相端一端接地；所述电阻R1的正端和负端分别与放大器U0的正向端和地相连；电容C1正端与启动开关K0相连，负端接地；

本实施例中，所述忆阻器电路的输入端记作A端, 输出端记作B端；

所述忆阻器电路的电阻R11与忆阻器电路的A端相连；电阻R11的另一端接电流反馈放大器U12的反向端；电流反馈放大器U12的输出端与电阻R12相连；电流反馈放大器U12的正相端接地；电流反馈放大器U12的反向端通过R15与电流反馈放大器U11的输出端相连；电流反馈放大器U11的正相端接地；电流反馈放大器U11的反向端通过R14与电阻R12相连；电阻R12通过电容C5串联连后接地；放大器U13的正相端与U14的正相端相连，然后与电容C5的正极相连；放大器U13的输出端与放大器U14的输出端相连，然后与光耦G1的g1端相连；直流5v电压源通过R17与光耦G1的g1端相连; 光耦G1的g2端接地；放大器U13的反向端与直流电源正2V相连；放大器U14的反向端接直流电源负2V；电阻Ra一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g3端相连；电阻Rb一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g4端相连；

所述LC电路中，电容C6与电感L并联，正极接忆阻器电路的B端；负极接地；

进一步本实施例，所述A路电压放大电路中，电阻R5一端接电容C1的正极，另一端接放大器放大器U1的正向端；电阻R6连接于放大器U1的正向端与放大器U1的输出端之间；放大器U1的反向端通过R7接地; 放大器U1的输出端与放大器U2的正向端相连；放大器U2的反向端与放大器U2的输出端相连；放大器U2的输出端与输出调节电路A的输入端相连；

进一步本实施例，所述B路电压放大电路中，电阻R8一端接电容C5的正极，另一端接放大器放大器U3的正向端；电阻R9连接于放大器U3的正向端与放大器U3的输出端之间；放大器U3的反向端通过R7接地; 放大器U3的输出端与放大器U4的正向端相连；放大器U4的反向端与放大器U4的输出端相连；放大器U4的输出端与输出调节电路B的输入端相连；

进一步本实施例，所述输出调节电路A中,放大器U5的反向端与A路电压放大电路的输出端相连；电阻R41连接于放大器U5的反向端与放大器U5的正向端之间；电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48和电阻R49并联后一端接A路拨动开关，另一端接放大器U5的输出端；A路拨动开关的输出端与A输出口相连；

进一步本实施例，所述输出调节电路B中,放大器U6的反向端与B路电压放大电路的输出端相连；电阻R51连接于放大器U6的反向端与放大器U6的正向端之间；电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58和电阻R59并联后一端接B路拨动开关，另一端接放大器U6的输出端；B路拨动开关的输出端与B输出口相连；

进一步本实施例，所述电源电路中，电源输入口与变压器T1的输入端1和输入端2相连；

二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连；二极管D3的阳极与二极管D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D3的阴极相连；二极管D2的阳极与二极管D4的阴极相连；

变压器T1的输出端3与二极管D1的阳极相连；变压器T1的输出端5与二极管D4的阴极相连；变压器T1的输出端4端接地；

电容C7的正极与电容C8的正极相连后再与二极管D2的阴极相连；电容C7的负极与电容C8的负极相连后接地；稳压管LM7812的端口1与电容C8的正极相连；稳压管LM7812的端口2接地；稳压管LM7812的端口3与电容C9的正极相连，记作正12V；

电容C10的正极与电容C11的正极相连后再与二极管D4的阳极相连；电容C10的负极与电容C11的负极相连后接地；稳压管LM7912的端口1与电容C11的正极相连；稳压管LM7912的端口2接地；稳压管LM7912的端口3与电容C12的负极相连，记作负12V，电容C12的正极接地；

电阻R61和电阻R62串联后，一端接电容C9的正极端，一端接地；电阻R61与电阻R62之间作为2V输出；

电阻R63和电阻R64串联后，一端接电容C12的正极端，一端接地；电阻R63与电阻R64之间作为-2V的输出；

振荡电路中的U0及其外围电路产生振荡信号，忆阻器电路充当非线性器件，LC电路作为电路的吸收环节，可以稳定输出，有效抵御外部电磁干扰；

实施例中，A路的信号取自电容C1正极端的电压信号，经过电压放大电路，将电容C1上的微弱信号进行放大。在使用信号发生器时，可以通过A路拨动开关选择需要幅值的混沌信号，拨动开关设计了8个档位，用户可以根据需要选择自己的幅值，本实施例A路输出选择的是第一档位；

同样，A路的信号取自电容C6正极端的电压信号，经过电压放大电路，将电容C6上的微弱信号进行放大。在使用信号发生器时，可以通过B路拨动开关选择需要幅值的混沌信号，拨动开关设计了8个档位，用户可以根据需要选择自己的幅值，本实施例B路输出选择的是第一档位；

按上述实施例的电路参数值，进行电路仿真，A路混沌输出信号如图7所示，B路混沌输出信号如图8所示，可以看出本发明基于一种新的忆阻器电路设计出的一种双路输出的混沌信号发生器可以产生动力学行为复杂的混沌信号。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双路输出的混沌信号发生器，其特征在于，包括电源电路、启动开关K0、振荡电路、忆阻器电路、LC电路以及A通道开关K1、A路电压放大电路、输出调节电路A、A输出口、B通道开关K2、B路电压放大电路、输出调节电路B和B输出口；

振荡电路包括放大器U0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；

一种新的忆阻器电路包括电容C5、电流反馈型放大器U11、电流反馈型放大器U12、放大器U13、放大器U14、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、光耦开关G1、电阻Ra和电阻Rb；

LC电路包括电容C6、电感L；

A路电压放大电路包括放大器U1、放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7;

B路电压放大电路包括放大器U3、放大器U4、电阻R8、电阻R9、电阻R10;

输出调节电路A包括放大器U5、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、A路拨动开关；

输出调节电路A包括放大器U6、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、B路拨动开关；

电源电路包括电源输入口、变压器T1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C7、电容C8、电容C9、稳压管LM7812、电容C10、电容C11、电容C12、稳压管LM7912、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64。

2.根据权利要求1所述的一种双路输出的混沌信号发生器，其特征在于：

振荡电路与忆阻器电路相连；忆阻器电路与LC电路相连；启动开关K0连接于电容C1正极与放大器U0的正极之间；A通道开关K1连接于振荡电路与A路电压放大电路之间；输出调节电路A连接于A路电压放大电路与A输出口之间； B通道开关K2连接于LC电路与B路电压放大电路之间；输出调节电路B连接于B路电压放大电路与B输出口之间；

所述振荡电路中，电阻R2与所述电容C2串联，之后并联于所述放大器U0的输出端与负向端之间；所述电阻R4并联于所述放大器U0的正向端与所述放大器U0的输出端之间；所述电阻R3一端接放大器U0的正相端一端接地；所述电阻R1的正端和负端分别与放大器U0的正向端和地相连；电容C1正端与启动开关K0相连，负端接地；

所述忆阻器电路中，输入端记作A端, 输出端记作B端；

所述忆阻器电路的电阻R11与忆阻器电路的A端相连；电阻R11的另一端接电流反馈放大器U12的反向端；电流反馈放大器U12的输出端与电阻R12相连；电流反馈放大器U12的正相端接地；电流反馈放大器U12的反向端通过R15与电流反馈放大器U11的输出端相连；电流反馈放大器U11的正相端接地；电流反馈放大器U11的反向端通过R14与电阻R12相连；电阻R12通过电容C5串联连后接地；放大器U13的正相端与U14的正相端相连，然后与电容C5的正极相连；放大器U13的输出端与放大器U14的输出端相连，然后与光耦G1的g1端相连；直流5v电压源通过R17与光耦G1的g1端相连; 光耦G1的g2端接地；放大器U13的反向端与直流电源正2V相连；放大器U14的反向端接直流电源负2V；电阻Ra一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g3端相连；电阻Rb一端与忆阻器电路的A端相连，另一端与光耦G1的g4端相连；

所述LC电路中，电容C6与电感L并联，正极接忆阻器电路的B端；负极接地；

所述A路电压放大电路中，电阻R5一端接电容C1的正极，另一端接放大器放大器U1的正向端；电阻R6连接于放大器U1的正向端与放大器U1的输出端之间；放大器U1的反向端通过R7接地; 放大器U1的输出端与放大器U2的正向端相连；放大器U2的反向端与放大器U2的输出端相连；放大器U2的输出端与输出调节电路A的输入端相连；

所述B路电压放大电路中，电阻R8一端接电容C5的正极，另一端接放大器放大器U3的正向端；电阻R9连接于放大器U3的正向端与放大器U3的输出端之间；放大器U3的反向端通过R7接地; 放大器U3的输出端与放大器U4的正向端相连；放大器U4的反向端与放大器U4的输出端相连；放大器U4的输出端与输出调节电路B的输入端相连；

所述输出调节电路A中,放大器U5的反向端与A路电压放大电路的输出端相连；电阻R41连接于放大器U5的反向端与放大器U5的正向端之间；电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48和电阻R49并联后一端接A路拨动开关，另一端接放大器U5的输出端；A路拨动开关的输出端与A输出口相连；

所述输出调节电路B中,放大器U6的反向端与B路电压放大电路的输出端相连；电阻R51连接于放大器U6的反向端与放大器U6的正向端之间；电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58和电阻R59并联后一端接B路拨动开关，另一端接放大器U6的输出端；B路拨动开关的输出端与B输出口相连；

所述电源电路中，电源输入口与变压器T1的输入端1和输入端2相连；

二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连；二极管D3的阳极与二极管D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D3的阴极相连；二极管D2的阳极与二极管D4的阴极相连；

变压器T1的输出端3与二极管D1的阳极相连；变压器T1的输出端5与二极管D4的阴极相连；变压器T1的输出端4端接地；

电容C7的正极与电容C8的正极相连后再与二极管D2的阴极相连；电容C7的负极与电容C8的负极相连后接地；稳压管LM7812的端口1与电容C8的正极相连；稳压管LM7812的端口2接地；稳压管LM7812的端口3与电容C9的正极相连，记作正12V；

电容C10的正极与电容C11的正极相连后再与二极管D4的阳极相连；电容C10的负极与电容C11的负极相连后接地；稳压管LM7912的端口1与电容C11的正极相连；稳压管LM7912的端口2接地；稳压管LM7912的端口3与电容C12的负极相连，记作负12V，电容C12的正极接地；

电阻R61、电阻R62相继串联后，一端接电容C9的正极端，一端接地；电阻R61与电阻R62之间作为2V输出；

电阻R63、电阻R64串联后，一端接电容C12的正极端，一端接地；电阻R63与电阻R64之间作为-2V的输出。