一种基于忆阻器的混沌信号产生电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种混沌信号产生电路，特别涉及一种基于忆阻器的混沌信号产 生电路。
【背景技术】
[0002] 1963年，混沌之父E. N. Lorenz发现了第一个混沌系统，它是大气对流问题的简化 模型，并成为了后人研宄混沌理论的出发点和基石。之后，S. Smale提出了 21世纪的18个 著名的数学问题，其中第14个问题就是关于Lorenz系统的研宄，可见Lorenz系统的科学 意义和研宄价值是非常重要的。随着混沌理论研宄的发展，混沌的应用也在各领域迅速扩 大，目前，混沌科学的应用研宄已经发展到如何有效地利用混沌，动力系统的混沌性在通信 技术和信号处理方面的应用研宄更是如火如荼，其中混沌保密通信和混沌电路研宄就是这 样一个方兴未艾的前沿领域。显而易见，混沌应用离不开混沌系统的设计，而对于混沌保密 通信而言，混沌电路的设计是混沌应用的先决条件。
[0003]电路系统中对于混沌现象的研宄一直独树一帜，非线性动态电路是动力学系统的 一个分支，利用电路来产生、处理复杂的混沌信号就成了非线性科学研宄中的一个热点。由 于混沌电路与其对应的数学模型具有很好的吻合性，使混沌电路能够方便地模拟各种非线 性混沌系统，并能重现各种复杂的非线性现象，因此在混沌的理论探索和应用研宄中非线 性电路充当着一个非常重要的角色。非线性电路理论为非线性元器件的应用提供了理论基 础，应用非线性元器件能构造出产生人们所需要的混沌信号的电路。从电路的设计这个角 度来考虑，应该在混沌理论分析的基础上，将状态方程中的各种理论参数数值通过某种对 应关系的变换，如：比例变换、微分-积分转换，加法减法变换等，最后将理论参数值转换成 实际所需要的电路参数值。这种用理论指导电路设计的方法，是证实用电路实验产生混沌 吸引子具有可行性的关键技术所在。利用这种方法获得的电路参数具有较高的准确性，可 进一步用于指导硬件电路的设计与实验。而现在的婚讯信号产生电路均不能实现将状态方 程中的各种理论参数数值通过变换转换成实际所需要的电路参数值。 【实用新型内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、准确性高的基于忆阻器 的混沌信号产生电路。
[0005] 本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于忆阻器的混沌信号产生电路， 包括信号源、忆阻器等效电路、基本混沌信号产生电路、分段线性函数产生电路和非线性电 阻等效电路，所述信号源的输出端与忆阻器等效电路的输入端相连，忆阻器等效电路的输 出端与基本混沌信号产生电路的输入端相连，所述分段线性函数产生电路的输出端与基本 混沌信号产生电路的输入端相连，所述非线性电阻等效电路与基本混沌信号产生电路的输 入端相连。
[0006] 上述基于忆阻器的混沌信号产生电路中，所述分段线性函数产生电路包括第一运 算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第一电 阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第 十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻，所述第一运算放大器的同相输入端经第一 电阻后接地，第二电阻跨接于第一运算放大器的同相输入端和输出端之间，第一运算放大 器的反相输入端与第四运算放大器的输出端相连，第四运算放大器的反相输入端与第四运 算放大器的输出端相连，第四运算放大器的同相输入端经第五电阻后与第三运算放大器的 输出端相连，第三运算放大器的同相输入端接地，第三运算放大器的反相输入端经第三电 阻后与第一运算放大器的输出端相连，所述第四电阻跨接于第三运算放大器的反相输入端 和输出端之间，所述第二运算放大器的同相输入端接地，第二运算放大器的反相输入端经 第七电阻后与第一运算放大器的反相输入端相连，第二运算放大器的输出端经第九电阻、 第十电阻后与第三运算放大器的反相输入端相连，所述第八电阻跨接于第二运算放大器的 反相输入端与输出端之间，所述第十一电阻的一端接地，另一端连接在第九电阻与第十电 阻之间，所述第五运算放大器的同相输入端与第四运算放大器的同相输入端相连，第五运 算放大器的反相输入端经第六电阻后接地，所述第十二电阻跨接于第五运算放大器的反相 输入端与输出端之间，所述第十三电阻跨接于第五运算放大器的同相输入端与输出端之 间。
[0007] 上述基于忆阻器的混沌信号产生电路中，所述非线性电阻等效电路包括第六运算 放大器、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻，所述第六运算放大器的反相输入端经第 十六电阻后接地，所述第十四电阻跨接于第六运算放大器的同相输入端与输出端之间，所 述第十五电阻跨接于第六运算放大器的反相输入端与输出端之间。
[0008] 上述基于忆阻器的混沌信号产生电路中，所述基本混沌信号产生电路包括第一电 容、第二电容、第一电感、第二电感，所述第一电容、第一电感、非线性电阻等效电路依次串 接构成第一连接回路，所述第二电容、第二电感、忆阻器等效电路依次串接构成第二连接回 路，所述第一连接回路和第二连接回路串联。
[0009] 上述基于忆阻器的混沌信号产生电路中，所述忆阻器等效电路包括第七运算放大 器、第八运算放大器、第九运算放大器、第一乘法器、第二乘法器、第三电容、第十七电阻、第 十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻和第二十三电阻，所述第 一乘法器和第二乘法器均设有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第七运 算放大器的同相输入端与第九运算放大器的同相输入端相连，第七运算放大器的反相输入 端与第七运算放大器的输出端相连，第七运算放大器的输出端经第十七电阻后与第八运算 放大器的反相输入端相连，第八运算放大器的同相输入端接地，所述第三电容的一端与第 八运算放大器的反相输入端相连，另一端与第八运算放大器的输出端相连，所述第十八电 阻并接在第三电容的两端，所述第八运算放大器的输出端分别与第一乘法器的第一输入 端、第二输入端相连，第一乘法器的第三输入端接地，第一乘法器的输出端与第二乘法器的 第二输入端相连，第二乘法器的第一输入端与第七运算放大器的同相输入端相连，第二乘 法器的第三输入端经第二十三电阻后接地，第二乘法器的输出端经第二十一电阻后与第九 运算放大器的反相输入端相连，所述第二十二电阻跨接于第二乘法器的第三输入端与输出 端之间，所述第十九电阻跨接于第九运算放大器的同相输入端与输出端之间，所述第二十 电阻跨接于第九运算放大器的反相输入端与输出端之间。
[0010] 上述基于忆阻器的混沌信号产生电路中，所述第一乘法器和第二乘法器均采用 AD633四象限模拟乘法器。
[0011] 本实用新型的有益效果在于：
[0012] 1、本实用新型的基本混沌信号产生电路包括线性元件电容、电感和非线性元件负 电阻、忆阻器，在线性电路中加入非线性元器件使得该电路能够产生混沌信号，整个电路具 有结构简单、成本低的优点；
[0013] 2、本混沌信号产生电路包括忆阻器等效电路、基本混沌信号产生电路、分段线性 函数产生电路和非线性电阻等效电路，将状态方程中的各种理论参数数值通过变换转换成 实际所需要的电路参数值，获得的电路参数的准确性高，并能产生一个新的双涡卷混沌信 号。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的整体结构框图。
[0015] 图2为图1中分段线性函数产生电路的电路图。
[0016] 图3为图1中非线性电阻等效电路的电路图。
[0017] 图4为图1中基本混沌信号产生电路的电路图。