CN202475442U - 实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的电路，其特征是在于，包括运算放大器U1、U2、U3与乘法器U4、U5及电压比较器U6和模拟开关U7、U8，所述运算放大器U1连接电压比较器U6，模拟开关U7、U8，乘法器U4、U5，所述电压比较器U6连接模拟开关U7、U8，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接模拟开关U7，所述乘法器U5连接运算放大器U3，所述运算放大器U3连接模拟开关U8，本实用新型所提出的系统在基于混沌的保密通信及信号检测中具有重要的意义，有很好的应用前景。

Description

实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的电路

技术领域

本实用新型涉及一种利用模拟电路实现自动切换混沌系统的电路，具体地讲，涉及一种实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的模拟电路。 

背景技术

用模拟电路实现整数阶混沌系统的方法文献中有较多的报道，用模拟电路实现分数阶混沌系统的方法文献中也有报道，实现自动切换混沌系统的方法与电路文献也有报道，但用模拟电路实现整数阶与分数阶的自动切换混沌系统方法及电路却未见报道，因为整数阶与分数阶自动切换的混沌系统比整数阶混沌系统、分数阶混沌系统及自动切换系统都复杂，集中了三者的优越性，因此，提出一种整数阶与分数阶自动切换混沌系统的设计方法，并用模拟电路实现这种混沌系统，对于这种混沌系统的应用具有重要的意义。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种整数阶与分数阶自动切换混沌系统的模拟电路。 

本实用新型采用如下技术手段实现目的： 

实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的电路，其特征是在于，包括运算放大器U1、U2、U3与乘法器U4、U5及电压比较器U6和模拟开关U7、U8，所述运算放大器U1连接电压比较器U6，模拟开关U7、U8，乘法器U4、U5，所述电压比较器U6连接模拟开关U7、U8，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接模拟开关U7，所述乘法器U5连接运算放大器U3，所述运算放大器U3连接模拟开关U8； 

所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与运算放大器U1的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联后，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后，与模拟开关U7第4引脚相接，通过电容C10与模拟开关U7的第5引脚相接，第7引脚与电压比较器U6的第9引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第9引脚相接，与乘法器U5的第1，3引脚相接，通过电阻R22与运算放大器U2第2引脚相接，第8引脚通过电阻R25与运算放大器U1第9引脚相接，第9引脚通过电阻R24和电位器R12与运算放大器U1第2引脚相接，通过电阻R24和电位器R23与运算放大器U2第2引脚相接，通过电阻R24与模拟开关U7第10引脚相接，第13引脚通过电阻R13与运算放大器U1第7引脚相接，通过电阻R14与运算放大器 U1第14引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第8引脚相接，与乘法器U5的第1引脚、第3引脚相接，第14引脚通过电位器R11与运算放大器U1第2引脚相接； 

所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与运算放大器U2的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联后，再接电阻Rc22与电容C22的并联，又接电阻Rc23与电容C23的并联后，与模拟开关U7第13引脚相接，，通过电容C20与模拟开关U7的第12引脚相接，第7引脚与模拟开关U7第9引脚相接，第8引脚与模拟开关U8的第8引脚相接，第9引脚先接电阻Rc33与电容C33的并联，再接电阻Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc31与电容C31的并联后，与模拟开关U8第4引脚相接，，通过电容C30与模拟开关U8的第5引脚相接，第13引脚通过电阻R33与乘法器U4第3引脚相接，通过电阻R33与模拟开关U8第8引脚相接，通过电阻R34与运算放大器U2第14引脚相接，第14引脚接乘法器U4的第3引脚，通过电位器R32与运算放大器U3第2引脚相接； 

所述运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R31与运算放大器U2的第9引脚相接，运算放大器U3第2引脚通过电阻R32接运算放大器U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5、6、7、8、9、10、12、13、14引脚均悬空，第11引脚接VEE； 

所述乘法器U4的第1引脚接运算放大器U1的第7引脚，第3引脚接运算放大器U2的第14引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R21接运算放大器U2的第2引脚，第8引脚接VCC； 

所述乘法器U5的第1、3引脚接运算放大器U1的第7引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R31接运算放大器U3的第2引脚，第8引脚接VCC； 

所述电压比较器U6的第1、2、4、5、6、7、9、10、11、12、13引脚悬空，第3引脚接VCC；第8引脚通过电阻R02与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，第12引脚接VEE，第14引脚通过二极管D1与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，通过电阻R01接VCC； 

所述模拟开关U7的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U1的6引脚，第5引 脚通过电容C10接运算放大器U1的6引脚，第8引脚接运算放大器U1的7引脚，第9引脚接运算放大器U2的7引脚，第12引脚通过电容C20接运算放大器U2的6引脚，第13引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的6引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地； 

所述模拟开关U8的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的9引脚，第5引脚通过电容C30接运算放大器U2的9引脚，第8引脚接运算放大器U2的8引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地。 

附图说明

图1为本发明优选实施例的电路连接结构示意图。 

图2为运算放大器U1外围电路结构示意图。 

图3为运算放大器U2和乘法器U4外围电路结构示意图。 

图4为运算放大器U3和乘法器U5外围电路结构示意图。 

图5为电压比较器U6外围电路结构示意图。 

图6为模拟开关U7的外围电路结构示意图。 

图7为模拟开关U8外围电路结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。 

参见图1-图7，首先构造整数阶与分数阶自动切换混沌系统，本优选实施例选择的一个整数阶混沌系统i为： 

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)\\ \mathrm{dx}/\mathrm{dt}=\mathrm{bx}+\mathrm{cy}-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dx}/\mathrm{dt}=x^2-\mathrm{hz}\end{array}\right.,a=20,b=14,c=10.6,h=2.8$

选择的分数阶混沌系统ii为： 

$\left\{\begin{array}{c}{d}^{q}x/{\mathrm{dt}}^q=a(y-x)\\ d^{q}y/{\mathrm{dt}}^q=\mathrm{bx}+\mathrm{cy}-\mathrm{xz}\\ d^{q}z/{\mathrm{dt}}^q=x^2-\mathrm{hz}\end{array}\right.---\mathrm{ii},0<q<1,a=20,b=14,c=10.6,h=2.8$

构造一个选择函数系统iii，将混沌系统i和ii组成一个新的整数阶与分数阶自动切换混沌系统iv： 

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}q=1& x\&GreaterEqual;0\\ q=0.9& x<0\end{array}\right.---\mathrm{iii}$

$\left\{\begin{array}{c}{d}^{f\left(x\right)}x/{\mathrm{dt}}^{f\left(x\right)}=a(y-x)\\ d^{f\left(x\right)}y/{\mathrm{dt}}^{f\left(x\right)}=\mathrm{bx}+\mathrm{cy}-\mathrm{xz}\\ d^{f\left(x\right)}z/{\mathrm{dt}}^{f\left(x\right)}=x^2-\mathrm{hz}\end{array}\right.---\mathrm{iv}$

按照系统iii和整数阶与分数阶自动切换混沌系统iv构造模拟电路，利用电压比较器U6获得模拟的高低电平，x>=0和x<0，作为选择函数的输入，利用模拟开关U7和U8实现整数阶积分和分数阶积分的交替输出，利用运算放大器U1、U2、U3以及乘法器U4、U5得到整数阶和分数自动切换混沌系统的模拟电路。所述运算放大器U1、U2、U3采用LF347，乘法器U4、U5采用AD633JN，，电压比较器U6采用LM339，模拟开关U7、U8采用CD4052; 

所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与运算放大器U1的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联后，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后，与模拟开关U7第4引脚相接，通过电容C10与模拟开关U7的第5引脚相接，第7引脚与电压比较器U6的第9引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第9引脚相接，与乘法器U5的第1，3引脚相接，通过电阻R22与运算放大器U2第2引脚相接，第8引脚通过电阻R25与运算放大器U1第9引脚相接，第9引脚通过电阻R24和电位器R12与运算放大器U1第2引脚相接，通过电阻R24和电位器R23与运算放大器U2第2引脚相接，通过电阻R24与模拟开关U7第10引脚相接，第13引脚通过电阻R13与运算放大器U1第7引脚相接，通过电阻R14与运算放大器U1第14引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第8引脚相接，与乘法器U5的第1引脚、第3引脚相接，第14引脚通过电位器R11与运算放大器U1第2引脚相接； 

所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与运算放大器U2的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联后，再接电阻Rc22与电容C22的并联，又接电阻Rc23与电容C23的并联后，与模拟开关U7第13引脚相接，，通过电容C20与模拟开关U7的第12引脚相接，第7引脚与模拟开关U7第9引脚相接，第8引脚与模拟开关U8的第8引脚相接，第9引脚先接电阻Rc33与电容C33的并联，再接电阻Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc31与电容C31的并联后，与模拟开关U8第4引脚相接，，通过电容C30与模拟开关U8的第5引脚相接，第13引脚通过电阻R33与乘法器U4第3引脚相接，通过电阻 R33与模拟开关U8第8引脚相接，通过电阻R34与运算放大器U2第14引脚相接，第14引脚接乘法器U4的第3引脚，通过电位器R32与运算放大器U3第2引脚相接； 

所述运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R31与运算放大器U2的第9引脚相接，运算放大器U3第2引脚通过电阻R32接运算放大器U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5、6、7、8、9、10、12、13、14引脚均悬空，第11引脚接VEE； 

所述乘法器U4的第1引脚接运算放大器U1的第7引脚，第3引脚接运算放大器U2的第14引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R21接运算放大器U2的第2引脚，第8引脚接VCC； 

所述乘法器U5的第1、3引脚接运算放大器U1的第7引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R31接运算放大器U3的第2引脚，第8引脚接VCC； 

所述电压比较器U6的第1、2、4、5、6、7、9、10、11、12、13引脚悬空，第3引脚接VCC；第8引脚通过电阻R02与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，第12引脚接VEE，第14引脚通过二极管D1与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，通过电阻R01接VCC； 

所述模拟开关U7的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U1的6引脚，第5引脚通过电容C10接运算放大器U1的6引脚，第8引脚接运算放大器U1的7引脚，第9引脚接运算放大器U2的7引脚，第12引脚通过电容C20接运算放大器U2的6引脚，第13引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的6引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地； 

所述模拟开关U8的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的9引脚，第5引脚通过电容C30接运算放大器U2的9引脚，第8引脚接运算放大器U2的8引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地。 

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。 

Claims (1)

1.实现整数阶与分数阶自动切换混沌系统的电路，其特征是在于，包括运算放大器U1、U2、U3与乘法器U4、U5及电压比较器U6和模拟开关U7、U8，所述运算放大器U1连接电压比较器U6，模拟开关U7、U8，乘法器U4、U5，所述电压比较器U6连接模拟开关U7、U8，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接模拟开关U7，所述乘法器U5连接运算放大器U3，所述运算放大器U3连接模拟开关U8；

所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与运算放大器U1的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联后，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后，与模拟开关U7第4引脚相接，通过电容C10与模拟开关U7的第5引脚相接，第7引脚与电压比较器U6的第9引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第9引脚相接，与乘法器U5的第1，3引脚相接，通过电阻R22与运算放大器U2第2引脚相接，第8引脚通过电阻R25与运算放大器U1第9引脚相接，第9引脚通过电阻R24和电位器R12与运算放大器U1第2引脚相接，通过电阻R24和电位器R23与运算放大器U2第2引脚相接，通过电阻R24与模拟开关U7第10引脚相接，第13引脚通过电阻R13与运算放大器U1第7引脚相接，通过电阻R14与运算放大器U1第14引脚相接，与乘法器U4的第1引脚相接，与模拟开关U7的第8引脚相接，与乘法器U5的第1引脚、第3引脚相接，第14引脚通过电位器R11与运算放大器U1第2引脚相接；

所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与运算放大器U2的第6引脚相接，第3、5、10、12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联后，再接电阻Rc22与电容C22的并联，又接电阻Rc23与电容C23的并联后，与模拟开关U7第13引脚相接，，通过电容C20与模拟开关U7的第12引脚相接，第7引脚与模拟开关U7第9引脚相接，第8引脚与模拟开关U8的第8引脚相接，第9引脚先接电阻Rc33与电容C33的并联，再接电阻Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc31与电容C31的并联后，与模拟开关U8第4引脚相接，，通过电容C30与模拟开关U8的第5引脚相接，第13引脚通过电阻R33与乘法器U4第3引脚相接，通过电阻R33与模拟开关U8第8引脚相接，通过电阻R34与运算放大器U2第14引脚相接，第14引脚接乘法器U4的第3引脚，通过电位器R32与运算放大器U3第2引脚相接；

所述运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R31与运算放大器U2的第9引脚相接，运算放大器U3第2引脚通过电阻R32接运算放大器U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5、6、7、8、9、10、12、13、14引脚均悬空，第11 引脚接VEE；

所述乘法器U4的第1引脚接运算放大器U1的第7引脚，第3引脚接运算放大器U2的第14引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R21接运算放大器U2的第2引脚，第8引脚接VCC；

所述乘法器U5的第1、3引脚接运算放大器U1的第7引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R31接运算放大器U3的第2引脚，第8引脚接VCC；

所述电压比较器U6的第1、2、4、5、6、7、9、10、11、12、13引脚悬空，第3引脚接VCC；第8引脚通过电阻R02与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，第12引脚接VEE，第14引脚通过二极管D1与模拟开关U7的第1引脚、模拟开关U8的第1引脚相接，通过电阻R01接VCC；

所述模拟开关U7的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U1的6引脚，第5引脚通过电容C10接运算放大器U1的6引脚，第8引脚接运算放大器U1的7引脚，第9引脚接运算放大器U2的7引脚，第12引脚通过电容C20接运算放大器U2的6引脚，第13引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的6引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地；

所述模拟开关U8的第1引脚通过电阻R02接电压比较器U6的第8引脚，第2引脚接VCC，第3引脚接VEE，第4引脚通过分数阶积分单元接运算放大器U2的9引脚，第5引脚通过电容C30接运算放大器U2的9引脚，第8引脚接运算放大器U2的8引脚，第14引脚接VCC，第15、16引脚接地。 

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