实现具有单个非线性指数项的混沌模拟电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种实现具有单个非线性指数项的混沌模拟电路。根据数学上的等效关系，电路由乘法器和自然指数电路来实现，利用乘法器U4实现电压运算，并保持电压恒为正；利用U1的比例运算电路实现运算，为比例运算电路的比例系数，为比例运算电路的输入电压；三极管组合电路和集成运算放大器U1组成自然指数电路，实现运算，利用集成运算放大器U1的反相器实现了。该电路运算精确，稳定性好，可产生更为复杂的混沌信号供应用中选择，增加了混沌系统和实现混沌系统的电路类型，且能够和已有的混沌系统组成自动切换混沌系统。
【专利说明】实现具有单个非线性指数项的混沌模拟电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子通信领域，涉及一种能够产生伪随机信号的混沌电路，特别涉及一种实现具有单个非线性指数项的混沌模拟电路。
【背景技术】
[0002]混沌系统可作为随机信号源用于设计伪随机序列发生器，混沌伪随机序列发生器所产生的序列的安全性依赖于混沌系统的复杂性。对混沌系统的基本要求是数学结构简而混沌信号复杂。现有的混沌系统一般都含有两个或两个以上的非线性函数项，其中包括分段线性、乘积(xy、X2 > y2)型的非线性项。为了增加复杂性，也出现了利用自然指数ex(或exy、exx等)和乘积型非线性项构成的混沌系统。此类混沌系统含有两个或两个以上自然指数非线性项，或含有一个自然指数和一个乘积项，使得其数学结构比较复杂，且自然指数的底数e是固定的，限制了指数函数的多样性。为此，本实用新型实现了仅含一个非线性指数函数的新型混沌模拟电路，使得混沌系统的数学结构非常简单，且指数函数Z的底数d
可以在一定范围内任意变化，使得混沌信号更加复杂，具有更大的参数和密钥空间，进一步提高了混沌信号的复杂性。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种新型的混沌电路。
[0004]本实用新型包括集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3、乘法器U4、二极管Dl、二极管D2，三极管Ql和三极管Q2。
[0005]所述集成运算放大器Ul的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第I引脚通过电阻R2接集成运算放大器Ul的第2引脚，乘法器U4第7个引脚通过电阻Rl接到集成运算放大器Ul的第2个引脚；集成运算放大器Ul第I个引脚接到二极管Dl和二极管D2之间，二极管D1、二极管D2、三极管Ql和三极管Q2组成电路的输出端接到集成运算放大器Ul的第6个引脚，集成运算放大器Ul的第7个引脚通过电阻R5接到集成运算放大器Ul的第6个引脚；集成运算放大器Ul的第7个引脚通过电阻R18接到集成运算放大器Ul的第9个引脚，集成运算放大器Ul的第8个引脚通过电阻R19接到集成运算放大器Ul的第9个引脚；集成运算放大器Ul的第8个引脚通过电阻R8接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器U3的第I个引脚通过电阻R6接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过电阻R7接到集成运算放大器Ul的第13个引脚。
[0006]所述集成运算放大器U2的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第I引脚通过电容C3接集成运算放大器U2的第2引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U2的第2个引脚；集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻RlO接集成运算放大器U2的第6个引脚，集成运算放大器第7引脚通过电阻Rll接集成运算放大器U2的第6引脚；集成运算放大器U2第8引脚通过电阻R14接集成运算放大器U2的第9引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R13接集成运算放大器U2的第9个引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R12接集成运算放大器U2的第9个引脚；集成运算放大器U2第14引脚通过电容C4接集成运算放大器U2的第13引脚，集成运算放大器U2的第6引脚通过电阻R15接集成运算放大器U2的第13个引脚。
[0007]所述集成运算放大器U3的第3引脚、第5引脚、第10引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空；集成运算放大器U3第I引脚通过电阻R16接集成运算放大器U3的第2引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U3的第2个引脚；集成运算放大器U3的第7引脚通过电阻R22接集成运算放大器U3的第6引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R20接集成运算放大器U3的第6个引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R21接集成运算放大器U3的第6个引脚；集成运算放大器U3的第8引脚通过电容C5接集成运算放大器U3的第9引脚，集成运算放大器U3的第7个引脚通过电阻R23接集成运算放大器U3的第9个引脚；集成运算放大器U3的第8个引脚通过电阻R24接集成运算放大器U3的第13个引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R25接集成运算放大器U3的第14个引脚。
[0008]所述乘法器U4的第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接-15V电源VEE,第8引脚接+15V电源VCC ;第I引脚和第3引脚接集成运算放大器U3的第14引脚，乘法器U4的第7引脚通过电阻Rl接集成运算放大器Ul的第2引脚。
[0009]所述二极管Dl的负极接集成运算放大器Ul的第I个引脚，三极管Ql的发射机接集成运算放大器Ul的第6个引脚。
[0010]本实用新型构造了仅含一个非线性指数函数CT2的新型混沌模拟电路，使得混沌系统的数学结构非常简单，且指数函数的底数d可以在一定范围内任意变化，使得混沌信号更加复杂，具有更大的参数和密钥空间，进一步提高了混沌信号的复杂性。根据数学上的等效关系iT2 =ezlhld , dzl电路由乘法器和自然指数电路来实现，利用乘法器U4实现电压Z2运算，并保持电压恒为正；利用Ul的比例运算电路实现(Ind) Z2运算，Ind为比例运算电路的比例系数，Z2为比例运算电路的输入电压；三极管组合电路和集成运算放大器Ul组成自然指数电路，实现-t '运算，利用集成运算放大器Ul的反相器实现了/-。该电路运算精确，稳定性好，可产生更为复杂的混沌信号供应用中选择，增加了混沌系统和实现混沌系统的电路类型，且能够和已有的混沌系统组成自动切换混沌系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构图。
[0012]图2是本实用新型的原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和优选实例对本实用新型作更进一步的详细说明。
[0014]本实用新型的数学模型是:
r ? dxU
[0015]——=-ay1-d
dt "
dv
[0016]-cv+ X a = 9 ；b = 3 ；c = 0.65 ；d = 4.7
dt '
dz
[0017]——= X-1^
dt
[0018]如图1所示，三极管组合电路和集成运算放大器Ul实现了电压的指数运算，其特征在于:根据数学上的等效关系i/」w，cl.电路由乘法器和自然指数电路来实现，利用乘法器U4实现电压Z2运算，并保持电压恒为正；利用Ul的比例运算电路实现(Ind) Z2运算，Ind为比例运算电路的比例系数，Z2为比例运算电路的输入电压；三极管组合电路和集成运算放大器Ul组成自然指数电路，实现—ζ ^运算，将(Ind) Z2转换为-ez2to%
其中三极管组合电路包括二极管Dl、D2，三极管Ql、Q2和电容C6、C7，其与Ul的集成运放组成具有消除交越失真且具有互补输出功能的指数运算电路，因为三极管的电压发射极电流iE与其Ut之间存在指数关系:
_9] iR=iE = Iset
[0020]按指数变化的三极管电流，通过集成运放Ul内的转换电路转换为按指数变化的电压，从而实现电压的指数运算:
[0021]U。二—ixR 二-“e! ' R
[0022]其中(Ind)Z2作为输入U1，经过转化电路得到电压输出仏=-Zto"，然后利用集成运算放大器Ul反相器实现￡? W得到:
[0023]e=2^d =?/ζ2
[0024]如图2所示，所述一种含有单个非线性指数项Z的混沌模拟电路，该电路由集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3、乘法器U4、二极管D1、二极管D2、三极管Ql、三极管Q2、电容C6和电容C7组成，集成运算放大器Ul、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3实现信号的加法，反向，积分功能，乘法器U4、二极管D1、二极管D2、三极管Ql、三极管Q2、电容C6和电容C7和集成运算放大器Ul实现指数运算功能；乘法器U4、集成运算放大器Ul内相关联的比例、加法和反向电路和集成运算放大器U2内相关联的积分和反向电路实现指数混沌系统第一个方程的运算，集成运算放大器U2内的积分、加法以及U3内的反向实现指数混沌系统第二个方程的运算，集成运算放大器U3内相关联的加法、积分和反向实现第三个方程的运算；
[0025]所述集成运算放大器Ul的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第I引脚通过电阻R2接集成运算放大器Ul的第2引脚，乘法器U4第7个引脚通过Rl接到集成运算放大器Ul的第2个引脚；集成运算放大器Ul第I个引脚接到二极管Dl和二极管D2之间，二极管D1、二极管D2、三极管Ql和三极管Q2组成电路的输出端接到集成运算放大器Ul的第6个引脚，集成运算放大器Ul的第7个引脚通过R5接到集成运算放大器Ul的第6个引脚；集成运算放大器Ul的第7个引脚通过R18接到集成运算放大器Ul的第9个引脚，集成运算放大器Ul的第8个引脚通过R19接到集成运算放大器Ul的第9个引脚；集成运算放大器Ul的第8个引脚通过R8接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器U3的第I个引脚通过R6接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过R7接到集成运算放大器Ul的第13个引脚。
[0026]所述集成运算放大器U2的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第I引脚通过电容C3接集成运算放大器U2的第2引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U2的第2个引脚；集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻RlO接集成运算放大器U2的第6个引脚，集成运算放大器第7引脚通过电阻Rll接集成运算放大器U2的第6引脚；集成运算放大器U2第8引脚通过电阻R14接集成运算放大器U2的第9引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R13接集成运算放大器U2的第9个引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R12接集成运算放大器U2的第9个引脚；集成运算放大器U2第14引脚通过电容C4接集成运算放大器U2的第13引脚，集成运算放大器U2的第6引脚通过电阻R15接集成运算放大器U2的第13个引脚；
[0027]所述集成运算放大器U3的第3引脚、第5引脚、第10引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE ;第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空；集成运算放大器U3第I引脚通过电阻R16接集成运算放大器U3的第2引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U3的第2个引脚；集成运算放大器U3的第7引脚通过电阻R22接集成运算放大器U3的第6引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R20接集成运算放大器U3的第6个引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R21接集成运算放大器U3的第6个引脚；集成运算放大器U3的第8引脚通过电容C5接集成运算放大器U3的第9引脚，集成运算放大器U3的第7个引脚通过电阻R23接集成运算放大器U3的第9个引脚；集成运算放大器U3的第8个引脚通过电阻R24接集成运算放大器U3的第13个引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R25接集成运算放大器U3的第14个引脚；
[0028]所述乘法器U4的第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接-15V电源VEE,第8引脚接+15V电源VCC ;第I引脚和第3引脚接集成运算放大器U3的第14引脚，乘法器U4的第7引脚通过电阻Rl接集成运算放大器Ul的第2引脚；
[0029]所述二极管Dl的负极接集成运算放大器Ul的第I个引脚，三极管Ql的发射机接集成运算放大器Ul的第6个引脚。
[0030]当然，上述说明并非对实用新型的限制，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。
【权利要求】
1.实现具有单个非线性指数项的混沌模拟电路，包括集成运算放大器U1、集成运算放大器U2、集成运算放大器U3、乘法器U4、二极管Dl、二极管D2，三极管Ql和三极管Q2，其特征在于: 所述集成运算放大器Ul的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE;第I引脚通过电阻R2接集成运算放大器Ul的第2引脚，乘法器U4第7个引脚通过电阻Rl接到集成运算放大器Ul的第2个引脚；集成运算放大器Ul第I个引脚接到二极管Dl和二极管D2之间，二极管D1、二极管D2、三极管Ql和三极管Q2组成电路的输出端接到集成运算放大器Ul的第6个引脚，集成运算放大器Ul的第7个引脚通过电阻R5接到集成运算放大器Ul的第6个引脚；集成运算放大器Ul的第7个引脚通过电阻R18接到集成运算放大器Ul的第9个引脚，集成运算放大器Ul的第8个引脚通过电阻R19接到集成运算放大器Ul的第9个引脚；集成运算放大器Ul的第8个引脚通过电阻R8接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器U3的第I个引脚通过电阻R6接到集成运算放大器Ul的第13个引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过电阻R7接到集成运算放大器Ul的第13个引脚； 所述集成运算放大器U2的第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE;第I引脚通过电容C3接集成运算放大器U2的第2引脚，集成运算放大器Ul的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U2的第2个引脚；集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻RlO接集成运算放大器U2的第6个引脚，集成运算放大器第7引脚通过电阻Rll接集成运算放大器U2的第6引脚；集成运算放大器U2第8引脚通过电阻R14接集成运算放大器U2的第9引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R13接集成运算放大器U2的第9个引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R12接集成运算放大器U2的第9个引脚；集成运算放大器U2第14引脚通过电容C4接集成运算放大器U2的第13引脚，集成运算放大器U2的第6引脚通过电阻R15接集成运算放大器U2的第13个引脚； 所述集成运算放大器U3的第3引脚、第5引脚、第10引脚接地，第4引脚接+15V电源VCC，第11引脚接负-15V电源VEE;第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空；集成运算放大器U3第I引脚通过电阻R16接集成运算放大器U3的第2引脚，集成运算放大器U2的第14个引脚通过电阻R9接集成运算放大器U3的第2个引脚；集成运算放大器U3的第7引脚通过电阻R22接集成运算放大器U3的第6引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R20接集成运算放大器U3的第6个引脚，集成运算放大器U2的第I个引脚通过电阻R21接集成运算放大器U3的第6个引脚；集成运算放大器U3的第8引脚通过电容C5接集成运算放大器U3的第9引脚，集成运算放大器U3的第7个引脚通过电阻R23接集成运算放大器U3的第9个引脚；集成运算放大器U3的第8个引脚通过电阻R24接集成运算放大器U3的第13个引脚，集成运算放大器U3的第14个引脚通过电阻R25接集成运算放大器U3的第14个引脚； 所述乘法器U4的第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接-15V电源VEE，第8引脚接+15V电源VCC;第I引脚和第3引脚接集成运算放大器U3的第14引脚，乘法器U4的第7引脚通过电阻Rl接集成运算放大器Ul的第2引脚； 所述二极管Dl的负极接集成运算放大器Ul的第I个引脚，三极管Ql的发射机接集成运算放大器Ul的第6个引脚。
【文档编号】H04L9/00GK203933654SQ201420341242
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】王光义, 蔡博振, 任国瑞 申请人:杭州电子科技大学