RU2168844C1 - Генератор хаотических колебаний - Google Patents
Генератор хаотических колебаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168844C1 RU2168844C1 RU2000107933/09A RU2000107933A RU2168844C1 RU 2168844 C1 RU2168844 C1 RU 2168844C1 RU 2000107933/09 A RU2000107933/09 A RU 2000107933/09A RU 2000107933 A RU2000107933 A RU 2000107933A RU 2168844 C1 RU2168844 C1 RU 2168844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- collector
- base
- inductance
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике. Генератор хаотических колебаний содержит устройство с отрицательным сопротивлением (1), емкость (3) и индуктивность (4). Введено устройство с отрицательной индуктивностью (2). Технический результат - обеспечение возможности возбуждения хаотических колебаний в двухполюсной резонансной системе с последовательным резонансом с повышением температурной стабильности за счет независимости от параметров транзисторов эквивалентных сопротивлений устройств с отрицательными сопротивлением и индуктивностью. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний.
Известен генератор хаотических колебаний (N.Inaba, T.Saito and S.Mori. Chaotic phenomena in a circuit with negative resistance and ideal swith of diodes//The transactions of IEICE, 1987, Vol. E 70, N 8, P. 744), содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первыми выводами первой емкости и нелинейного резистора, второй вывод соединен со вторым выводом первой емкости и первыми выводами второй емкости и индуктивности, вторые выводы которых соединены со вторым выводом нелинейного резистора.
Также известен генератор хаотических колебаний (А.Р.Волковский. Хаотический релаксационный генератор. Изв. вузов "Прикладная нелинейная динамика", 1994, Т. 2, N 2, с. 50), представляющий собой блокинг-генератор, в коллекторную цепь транзистора которого включен дополнительный конденсатор.
Однако колебательная система этих генераторов должна иметь более двух отводов для соединения с остальными элементами схемы. Это не позволяет использовать данные генераторы для возбуждения хаотических колебаний в колебательных системах, имеющих только одну пару внешних выводов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор хаотических колебаний (Т.Мацумото. Хаос в электронных схемах. ТИИЭР, 1987, Т. 75, N 8, с. 76-79, рис. 19, 20), содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом емкости, второй вывод которой соединен с первым выводом индуктивности.
Недостатком этого генератора хаотических колебаний является то, что его построение основано на использовании параллельного резонансного контура, что не позволяет применить данную схему для возбуждения хаотических колебаний в резонансных системах с последовательным резонансом, например в последовательном LC-контуре.
Целью изобретения является возбуждение хаотических колебаний в двухполюсной резонансной системе с последовательным резонансом.
Цель изобретения достигается тем, что в генератор хаотических колебаний, содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом емкости, второй вывод которой соединен с первым выводом индуктивности, дополнительно введено устройство с отрицательной индуктивностью, выводы которого соединены с выводами устройства с отрицательным сопротивлением, второй вывод которого соединен со вторым выводом индуктивности, причем вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением такова, что напряжение на выводах этого устройства является однозначной функцией протекающего через него тока.
С целью повышения температурной стабильности устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый и второй транзисторы, эмиттеры которых являются соответственно первым и вторым выводами устройства с отрицательным сопротивлением, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и эмиттером третьего транзистора, база и коллектор которого соединены с выходом первого источника тока, эмиттером четвертого транзистора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с выходом второго источника тока, эмиттером пятого транзистора и базой и коллектором шестого транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого транзистора и коллектором второго транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с базой пятого транзистора и эмиттером седьмого транзистора, база и коллектор которого соединены с выходом третьего источника тока и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом четвертого источника тока и базой и коллектором восьмого транзистора, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора и коллектором пятого транзистора, устройство с отрицательной индуктивностью содержит девятый транзистор, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и эмиттером одиннадцатого транзистора, база и коллектор которого соединены с первым выводом устройства с отрицательной индуктивностью, база девятого транзистора соединена с коллектором десятого транзистора и эмиттером двенадцатого транзистора, база и коллектор которого соединены со вторым выводом устройства с отрицательной индуктивностью, эмиттер девятого транзистора соединен с первым выводом второй индуктивности, второй вывод которой соединен с эмиттером десятого транзистора и общей шиной.
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, и фиг. 3, на которой приведена практическая реализации заявленного генератора.
Генератор хаотических колебаний содержит устройство с отрицательным сопротивлением 1, устройство с отрицательной индуктивностью 2, емкость 3 и индуктивность 4, причем устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10, седьмой 11 и восьмой 12 транзисторы, первый 13 и второй 14 резисторы, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 источники тока, устройство с отрицательной индуктивностью содержит девятый 19, десятый 20, одиннадцатый 21 и двенадцатый 22 транзисторы и вторую индуктивность 23.
Запишем уравнения, описывающие динамику данного генератора (см. фиг. 2):
где L1 - модуль эквивалентной индуктивности устройства с отрицательной индуктивностью 2; L2 - значение индуктивности 4; С - значение емкости 3; iL1 - переменный ток, протекающий в цепи устройства с отрицательной индуктивностью 2; iL2 - переменный ток, протекающий в индуктивности 4; uC - переменное напряжение на емкости; uS(i) - динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением.
где L1 - модуль эквивалентной индуктивности устройства с отрицательной индуктивностью 2; L2 - значение индуктивности 4; С - значение емкости 3; iL1 - переменный ток, протекающий в цепи устройства с отрицательной индуктивностью 2; iL2 - переменный ток, протекающий в индуктивности 4; uC - переменное напряжение на емкости; uS(i) - динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением.
Разрешив уравнения (1) относительно diL1/dt, diL2/dt, duc/dt, получим следующую систему дифференциальных уравнений:
Вводя нормированные переменные x = iL1/I0, y = iL2/I0, z = uC/n1I0 (где I0 - величина граничного тока между средним и боковыми участками вольт-амперной характеристики отрицательного сопротивления, n1 - дифференциальное сопротивление ее среднего участка) и безразмерное время
приведем систему (2) к стандартному виду:
где r(y - x) = uS(i)/n1I0 - нормированная динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением; А = L2/L1; В = L2/n1 2C.
Вводя нормированные переменные x = iL1/I0, y = iL2/I0, z = uC/n1I0 (где I0 - величина граничного тока между средним и боковыми участками вольт-амперной характеристики отрицательного сопротивления, n1 - дифференциальное сопротивление ее среднего участка) и безразмерное время
приведем систему (2) к стандартному виду:
где r(y - x) = uS(i)/n1I0 - нормированная динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением; А = L2/L1; В = L2/n1 2C.
Полученная система уравнений идентична стандартной системе уравнений, описывающей динамику прототипа, так как исходная система уравнений, описывающая прототип
приводится к виду (3) подстановкой:
x = uC1/E1; y = uC2/E1; z = iL/(m1E1);
A = C2/C1; B = C2/(m1 2L); r(y - x) = g(u)/m1E1, u = uC2 - uC1,
где E1 - граничное напряжение между средним и боковыми участками вольт-амперной характеристики;
динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе; m1 - динамическая проводимость среднего участка вольт-амперной характеристики; m0 - модуль динамической проводимости боковых участков вольт-амперной характеристики; k = m0/m1, следовательно:
Поэтому в заявленном генераторе хаотические колебания будут наблюдаться при тех же значениях А, В и k, что и в прототипе. Исходя из этого определяются значения физических параметров схемы заявленного генератора. Например, задаваясь значениями С, n1 и I0, получим: L2 = Bn1 2C; L1 = L2/A;
где n0 = kn1 - модуль дифференциального сопротивления боковых участков вольт-амперной характеристики.
приводится к виду (3) подстановкой:
x = uC1/E1; y = uC2/E1; z = iL/(m1E1);
A = C2/C1; B = C2/(m1 2L); r(y - x) = g(u)/m1E1, u = uC2 - uC1,
где E1 - граничное напряжение между средним и боковыми участками вольт-амперной характеристики;
динамическая вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе; m1 - динамическая проводимость среднего участка вольт-амперной характеристики; m0 - модуль динамической проводимости боковых участков вольт-амперной характеристики; k = m0/m1, следовательно:
Поэтому в заявленном генераторе хаотические колебания будут наблюдаться при тех же значениях А, В и k, что и в прототипе. Исходя из этого определяются значения физических параметров схемы заявленного генератора. Например, задаваясь значениями С, n1 и I0, получим: L2 = Bn1 2C; L1 = L2/A;
где n0 = kn1 - модуль дифференциального сопротивления боковых участков вольт-амперной характеристики.
В схеме на фиг. 3 n1 ≈ R1R2/(R1 - R2); n0 ≈ R1; L1 ≈ L; I0 ≈ I2, где R1 и R2 - сопротивления соответственно первого и второго резисторов; L - значение второй индуктивности; I2 - выходной ток третьего и четвертого источников тока. Хаотические колебания в прототипе наблюдаются, в частности, при L = 10 мГн, C2 = 1 нФ, C1 = 0,1 нФ, 1/m1 ≈ 10 кОм, m0 ≈ 0,7 m1, то есть при А = 10, В = 10, k ≈ 0,7. Следовательно значения элементов схемы на фиг. 3 можно выбирать исходя из соотношений: R1 ≈ kn1 ≈ 0,7n1; R2 ≈ kn1/(1 + k) ≈ 0,41n1; L2 = 10n1 2C; L ≈ L2/10. Теперь, задавшись численными значениями С, n1 и I0, например, С = 5 нФ, n1 = 200 Ом, I0 = 0,4 мА, можно получить значения параметров остальных элементов схемы на фиг. 3, при которых в ней наблюдаются хаотические колебания: L2 ≈ 2 мГн, L ≈ 0,2 мГн, R1 ≈ 140 Ом, R2 ≈ 82 Ом, I2 ≈ 0,4 мА, I1 ≈ 1,6 мА.
Таким образом, предложенный генератор обеспечивает возбуждение хаотических колебаний в последовательном колебательном контуре (образованном индуктивностью 4 и емкостью 3), который соединен с остальными элементами схемы только двумя отводами. Повышенная температурная стабильность устройств с отрицательным сопротивлением и отрицательной индуктивностью обусловлена тем, что эквивалентные сопротивления этих устройств практически не зависят от параметров транзисторов вследствие взаимной компенсации эмиттерных сопротивлений транзисторов 5 и 7, 6 и 10, 8 и 11, 9 и 12, 19 и 21, 20 и 22.
Claims (2)
1. Генератор хаотических колебаний, содержащий устройство с отрицательным сопротивлением, первый вывод которого соединен с первым выводом емкости, второй вывод которой соединен с первым выводом индуктивности, отличающийся тем, что в него введено устройство с отрицательной индуктивностью, выводы которого соединены с выводами устройства с отрицательным сопротивлением, второй вывод которого соединен с вторым выводом индуктивности, причем вольт-амперная характеристика устройства с отрицательным сопротивлением такова, что напряжение на выводах этого устройства является однозначной функцией протекающего через него тока.
2. Генератор хаотических колебаний по п.1, отличающийся тем, что устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый и второй транзисторы, эмиттеры которых являются соответственно первым и вторым выводами устройства с отрицательным сопротивлением, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и эмиттером третьего транзистора, база и коллектор которого соединены с выходом первого источника тока, эмиттером четвертого транзистора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с выходом второго источника тока, эмиттером пятого транзистора и базой и коллектором шестого транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого транзистора и коллектором второго транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с базой пятого транзистора и эмиттером седьмого транзистора, база и коллектор которого соединены с выходом третьего источника тока и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом четвертого источника тока и базой и коллектором восьмого транзистора, эмиттер которого соединен с базой четвертого транзистора и коллектором пятого транзистора, устройство с отрицательной индуктивностью содержит девятый транзистор, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и эмиттером одиннадцатого транзистора, база и коллектор которого соединены с первым выводом устройства с отрицательной индуктивностью, база девятого транзистора соединена с коллектором десятого транзистора и эмиттером двенадцатого транзистора, база и коллектор которого соединены с вторым выводом устройства с отрицательной индуктивностью, эмиттер девятого транзистора соединен с первым выводом второй индуктивности, второй вывод которой соединен с эмиттером десятого транзистора и общей шиной.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107933/09A RU2168844C1 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Генератор хаотических колебаний |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107933/09A RU2168844C1 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Генератор хаотических колебаний |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2168844C1 true RU2168844C1 (ru) | 2001-06-10 |
Family
ID=20232611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000107933/09A RU2168844C1 (ru) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Генератор хаотических колебаний |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2168844C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8542071B2 (en) | 2011-10-25 | 2013-09-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Chaotic oscillator-based random number generation |
RU2768369C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-03-24 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Генератор хаотических колебаний |
-
2000
- 2000-04-03 RU RU2000107933/09A patent/RU2168844C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
МАЦУМОТО Т. Хаос в электронных схемах. В: ТИИЭР. - 1987, т.75, №8, с. 76-79, рис. 19 и 20. * |
фиг. 8 и 10. INAVA N., Saito Т. Mori S. Chaotic phenomena in a circuit with negative resistance and ideal swith of diodes. B: The transaction of IEICE. - 1987, vol. E70, №8, p.744. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8542071B2 (en) | 2011-10-25 | 2013-09-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Chaotic oscillator-based random number generation |
RU2768369C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-03-24 | Вадим Георгиевич Прокопенко | Генератор хаотических колебаний |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3868597A (en) | Integrable quartz oscillator circuit employing field effect transistors | |
RU2472210C1 (ru) | Генератор гиперхаотических колебаний | |
EP0435472B1 (en) | Active filter | |
RU2305891C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2540817C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2168844C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2412527C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2585970C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
CN109831160B (zh) | 一种负阻型压控振荡电路及压控振荡器 | |
RU2625610C1 (ru) | Генератор гиперхаотических колебаний | |
RU2273088C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
US4518933A (en) | Integrable transistor oscillator requiring only one pin to quartz resonator | |
RU2168845C1 (ru) | Генератор гиперхаотических колебаний | |
KR950033934A (ko) | 전체 전달 함수를 갖는 회로 | |
RU2168846C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2536424C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2174283C2 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2209503C2 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
JP2006528452A (ja) | トリミングのない精巧な水晶発振器 | |
RU2256287C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
US4994764A (en) | Single-pin oscillator | |
RU2208897C2 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2768369C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
RU2246790C1 (ru) | Генератор хаотических колебаний | |
US3500262A (en) | Nonreciprocal gyrator network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060404 |