四阶文氏桥混沌信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二极管混合电路替换经典 文氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻，从而构成了一种新型的忆阻混沌信号发生器。
【背景技术】
[0002] 混沌理论是过去五十年来蓬勃发展起来的一门学科。混沌现象无处不在，它几乎 渗透到人类社会中每个角落。大量的研究表明，混沌在生物工程、力学工程、电子工程、数据 加密、保密通信、电力电网动态分析和保护等领域存在着广阔的应用前景。早期的混沌系统 生成模型，如Lorenz大气端流方程、Logistic虫口模型、蔡氏混纯电路等。总体来说，混纯电 路物理实现的简单性及其所产生吸引子拓扑结构的复杂性是开展混沌电路研究的两个重 要方向。
[0003] 文氏桥振荡电路，又称为RC桥式振荡器，是另一种应用非常广泛的正弦波RC振荡 电路，它由一个同相放大器和RC串并联反馈网络组成。具有振荡较稳定、波形良好、振荡频 率在较宽的范围内能方便地连续调节等优点。在文氏桥振荡电路拓扑上增加非线性元件或 者两个文氏桥通过非线性耦合，可构成各种混沌或超混沌系统。因此，通过采用二极管对串 联无源LC滤波器构成的二极管混合电路替换经典文氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻， 可简单地构建一种四阶文氏桥混沌信号发生器。其结构简单，稳定性强，具有显著的混沌特 性，对于忆阻混沌电路的应用发展起到较大的推进作用。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是如何提供一种由混合二极管对实现的四阶文氏桥 混沌信号发生器的方法，电路采用二极管对串联无源LC滤波器构成的二极管混合电路替换 经典文氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻，从而实现一种新型混沌信号发生器，电路结 构简单、且易于电路实现。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二 极管混合电路替换经典文氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻构成的文氏桥混沌信号发 生器，其结构如下：
[0006] -种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二极管混合电路替换经典文氏桥振荡 电路中RC并联分支中的电阻构成的文氏桥混沌信号发生器，其特征在于:包括电容&、电容 C2、电容C3、电感L、电阻R、电阻Rf、电阻Ri、二极管对、运算放大器U。；其中电感L与电容C3并联 构成LC振荡电路;二极管对与LC振荡电路串联。所述二极管对包括:二极管DjP二极管D2构 成简单的非线性组件;其中二极管Di的负极端与二极管D2正极端相连;二极管Di的正极端与 二极管D 2负极端相连，分别记为a端和b端。
[0007] 进一步，电感L的一端与二极管D2负极端相连;电感L的另一端与电容C3的负极端相 连，记为c端；电容C 3的正极端与二级管Di的正极端相连，记为d端；电容(：2的正极端与电阻R 的一端相连；电容(：2的负极端与运算放大器U的正极输入端相连，记为e端；电阻R的另一端 与运算放大器U的输出端相连，记为f端；电阻Rf的一端与f端相连，另一端与运算放大器U的 负极输入端相连，记为g端；电阻Ri的一端与g端相连，另一端与电容Ci的负极端相连，记为h 端;电容Ci的正极端与e端相连，记为i端;其中c、i端分别与h、a端相连;h端接地。
[0008] 本发明设计的一种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二极管混合电路替换经 典文氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻构成的文氏桥混沌信号发生器含有四个状态变 量，分别为电容Cl两端电压VI，电容C2两端电压V2,电容C3两端电压V3,流过电感L电流iL。
[0009] 本发明的有益效果如下：
[0010] 本发明的一种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二极管混合电路替换经典文 氏桥振荡电路中RC并联分支中的电阻构成的文氏桥混沌信号发生器，通过调节电路参数即 可产生混沌吸引子、周期极限环等复杂的非线性现象，使其成为了一类新型的混沌信号发 生器。其结构简单，稳定性强，具有显著的混沌特性。
【附图说明】
[0011] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对 本发明作进一步详细的说明，其中：
[0012] 图1 一种采用二极管对串联无源LC滤波器构成二极管混合电路替换经典文氏桥振 荡电路中RC并联分支中的电阻构成的文氏桥混沌信号发生器实现电路；
[0013] 图2(a)电路元件参数R = 22kQ时，四阶文氏桥混沌信号发生器在V1-V3平面上的相 轨图；
[0014] 图2(b)电路元件参数R=24.5kQ时，四阶文氏桥混沌信号发生器在V1-V3平面上的 相轨图；
[0015] 图2(c)电路元件参数R = 30kQ时，四阶文氏桥混沌信号发生器在V1-V3平面上的相 轨图；
[0016] 图2(d)电路元件参数R = 34kQ时，四阶文氏桥混沌信号发生器在V1-V3平面上的相 轨图；
[0017]图3(a)电路元件参数R = 22kQ时，实验测量得至Ijvi-V3平面上的相轨图；
[0018]图3(b)电路元件参数R = 24.5kQ时，实验测量得到V1-V3平面上的相轨图；
[0019] 图3(c)电路元件参数R = 30kQ时，实验测量得到￥1-￥3平面上的相轨图；
[0020] 图3(d)电路元件参数R = 34kQ时，实验测量得到￥1-￥3平面上的相轨图；
[0021 ]图4电路元件参数R变化时，状态变量V1的分岔图；
[0022] 图5电路元件参数R变化时的Lyapunov指数谱。
【具体实施方式】
[0023]数学建模:图1所示电路中所述的二极管Dk的本构关系可描述为
[0024] a(e2m -?) (1)
[0025] 其中，1^=1，2，0=1/(11￥1')，￥1{和11<分别表示通过二极管桥〇1 {的电压和电流，15，11和 Vt分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压。
[0026]根据图1所示电路，利用基尔霍夫电压和电流定律及电路元件的本构关系可得：
[0028] 其中1^ =沿/心，0=1/(1^)，15，11和￥1分别为二极管的反向饱和电流、发射系
[0029] 数和热电压。图1中，两个二极管采用1N4148型号的二极管，参数为Is = 6.89nA，n = 1.83，VT=26mV〇
[0030] 数值仿真:利用MATLAB仿真软件平台，可以对由（2)式所描述的电路进行数值仿真 分析。采用龙格-库塔(0DE45)算法对系统方程求解，可得此电路状态变量的相轨图。选取典 型电路参数:Ri = 2kQ、Rf = 6kQ、R=24kQ、1=1〇111!1、(：1 = 11^、〇2 = 1(^卩、〇3 = 4.74卩，电路状 态变量的状态初值为(〇V，0.1 V，0V，0A)时，改变电路元件参数R的值，其在V1-V3平面上对应 的MATLAB数值仿真相轨图如图2所示，其中，图2(a)是电路元件参数R = 22k Ω时，四阶文氏 桥混沌信号发生器在V1-V3平面上的投影；图2(b)是电路元件参数R = 24.5kQ时，四阶文氏 桥混沌信号发生器在V1-