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一种基于最简忆阻器的混沌电路

阅读：515发布：2024-01-14

专利汇可以提供一种基于最简忆阻器的混沌电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于最简忆阻器的混沌电路，包括信号源模块、线性模块和忆阻器模块，信号源模块与线性模块、忆阻器模块相连，忆阻器模块与线性模块相连。本实用新型包括线性模块、忆阻器模块和信号源模块，通过在线性模块中加入非线性元器件，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，证实了用电路实验产生混沌吸引子具有可行性。，下面是一种基于最简忆阻器的混沌电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于最简忆阻器的混沌电路，其特征在于：包括信号源模块、线性模块和忆阻器模块，信号源模块与线性模块、忆阻器模块相连，忆阻器模块与线性模块相连；
所述忆阻器模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、乘法器、第一电阻、第二电阻、第三电容，第一运算放大器的同相输入端连接信号源模块的输出端，第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端连接，第一运算放大器的输出端经第二电阻后接至第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端接地，所述第三电容跨接在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间，所述第一电阻并接在第三电容两端，所述乘法器的第一输入端连接第一运算放大器的同相输入端，乘法器的第二输入端连接第二运算放大器的输出端，乘法器的输出端接至第三运算放大器的同相输入端，第三运算放大器的反相输入端与第三运算放大器输出端连接在一起并接至线性模块；
所述线性模块包括第二电容和第一电感，所述第二电容的一端连接第三运算放大器的输出端，第二电容的另一端接地，所述第一电感并接在第二电容两端。
2.根据权利要求1所述的基于最简忆阻器的混沌电路，其特征在于：所述乘法器采用四象限模拟乘法器AD633，AD633的X1引脚作为第一输入端，AD633的Y1引脚作为第二输入端，AD633的X2引脚、Y2引脚、Z引脚均接地，AD633的W引脚作为输出端。

说明书全文

一种基于最简忆阻器的混沌电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种混沌电路，特别涉及一种基于最简忆阻器的混沌电路。

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，并成为了后人研究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系统的研究，可见Lorenz系统的科学意义和研究价值是非常重要的。随着混沌理论研究的发展，混沌的应用也在各领域迅速扩大，目前，混沌科学的应用研究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究更是如火如荼，其中混沌保密通信和混沌电路研究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究一直独树一帜，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究中的一个热点。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究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。而现在的混沌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。

[0004] 忆阻器，全称记忆电阻(Memristor)。它是表示磁通与电荷关系的电路器件。忆阻具有电阻的量纲，但和电阻不同的是，电阻的阻值是由流经它的电流决定，而忆阻的阻值是由流经它的电荷确定。因此，通过测定忆阻的阻值，便可知道流经它的电荷量，从而有记忆电荷的作用。发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低的基于最简忆阻器的混沌电路。

[0006] 本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于最简忆阻器的混沌电路，包括信号源模块、线性模块和忆阻器模块，信号源模块与线性模块、忆阻器模块相连，忆阻器模块与线性模块相连。

[0007] 上述基于最简忆阻器的混沌电路，所述忆阻器模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、乘法器、第一电阻、第二电阻、第三电容，第一运算放大器的同相输入端连接信号源模块的输出端，第一运算放大器的反相输入端与第一运算放大器的输出端连接，第一运算放大器的输出端经第二电阻后接至第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端接地，所述第三电容跨接在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间，所述第一电阻并接在第三电容两端，所述乘法器的第一输入端连接第一运算放大器的同相输入端，乘法器的第二输入端连接第二运算放大器的输出端，乘法器的输出端接至第三运算放大器的同相输入端，第三运算放大器的反相输入端与第三运算放大器输出端连接在一起并接至线性模块。

[0008] 上述基于最简忆阻器的混沌电路，所述线性模块包括第二电容和第一电感，所述第二电容的一端连接第三运算放大器的输出端，第二电容的另一端接地，所述第一电感并接在第二电容两端。

[0009] 上述基于最简忆阻器的混沌电路，所述乘法器采用四象限模拟乘法器AD633，AD633的X1引脚作为第一输入端，AD633的Y1引脚作为第二输入端，AD633的的X2引脚、Y2引脚、Z引脚均接地，AD633的W引脚作为输出端。

[0010] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型包括线性模块、忆阻器模块和信号源模块，通过在线性模块中加入非线性元器件，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，证实了用电路实验产生混沌吸引子具有可行性。附图说明

[0011] 图1为本实用新型的结构框图。

[0012] 图2为本实用新型的仿真电路图。

[0013] 图3为本实用新型的混沌相图。

[0014] 图4为本实用新型的磁通的波形图。

[0015] 图5为本实用新型的电容C2上的电压图。

[0016] 图6为本实用新型的电感L1上的电流图。

[0017] 图7为本实用新型的忆阻器的伏安特性曲线图。

[0018] 图8为本实用新型的实物中电容C2上的电压波形图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

[0020] 如图1、图2所示，一种基于最简忆阻器的混沌电路，包括信号源模块、线性模块和忆阻器模块，信号源模块与线性模块、忆阻器模块相连，忆阻器模块与线性模块相连。

[0021] 所述忆阻器模块包括第一运算放大器U17、第二运算放大器U18、第三运算放大器U19、乘法器U5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3，第一运算放大器U17的同相输入端连接信号源模块的输出端，第一运算放大器U17的反相输入端与第一运算放大器U17的输出端连接，第一运算放大器U17的输出端经第二电阻R2后接至第二运算放大器U18的反相输入端，第二运算放大器U18的同相输入端接地，所述第三电容C3跨接在第二运算放大器U18的反相输入端与输出端之间，所述第一电阻R1并接在第三电容C3两端，所述乘法器U5的第一输入端连接第一运算放大器U17的同相输入端，乘法器U5的第二输入端连接第二运算放大器U18的输出端，乘法器U5的输出端接至第三运算放大器U19的同相输入端，第三运算放大器U19的反相输入端与第三运算放大器U19输出端连接在一起并接至线性模块。

[0022] 所述线性模块包括第二电容C2和第一电感L1，所述第二电容C2的一端连接第三运算放大器U19的输出端，第二电容C2的另一端接地，所述第一电感L1并接在第二电容C2两端，整个混沌电路的输出端在线性模块的第二电容C2的一端上。

[0023] 所述乘法器U5采用四象限模拟乘法器U5AD633，AD633的X1引脚作为第一输入端，AD633的Y1引脚作为第二输入端，AD633的的X2引脚、Y2引脚、Z引脚均接地，AD633的W引脚作为输出端。

[0024] 本实用新型加入激励通过忆阻器在线性模块上的电感及电容上产生波形，得到混沌相图。

[0025] 通过对混沌电路的仿真得出的图形，即图3-图6，及实物图波形的测量图，即图7-图8可证实记忆这种最简忆阻器可产生混沌，并得到混沌相图。

[0026] 本实用新型包括线性模块、忆阻器模块和信号源模块，通过在线性模块中加入非线性元器件，获得的电路参数的准确性高，证实了用电路实验产生混沌吸引子具有可行性；并且本实用新型对混沌电路的状态方程进行了各种理论研究，得到了忆阻器伏安特性图、混沌相图等，证实了能产生一种新的基于最简忆阻器的混沌电路。

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