基于模擬電感的混沌同步電路的研究

1混沌與混沌同步原理

所謂混沌是指確定性系統產(chǎn)生的類(lèi)似隨機的輸出。所謂確定性電路是指電路的參數和輸入都為確定值，沒(méi)有隨機因素。所謂不確定、類(lèi)似隨機的輸出是指電路的輸出既不是周期的，又不是擬周期的；既不趨于無(wú)窮、又不趨于靜止，而是在一定區域內呈現永不重復的輸出?？傮w上說(shuō)，混沌同步屬于混沌控制的范疇，迄今已發(fā)現了幾種類(lèi)型的混沌同步，其中一種類(lèi)型就是pceora和carroll提出的同步方案。該方案電路中存在驅動(dòng)與被驅動(dòng)的關(guān)系，其中驅動(dòng)電路可分為穩定部分和不穩定部分，將其中的穩定部分復制一個(gè)響應，然后把響應系統與驅動(dòng)系統用驅動(dòng)信號耦合起來(lái)，由此可達到相應系統與驅動(dòng)系統同步。

隨著(zhù)非線(xiàn)性電路研究的深入，目前已有很多產(chǎn)生混沌的實(shí)際電路用于研究混沌產(chǎn)生機制的電路的報道?；煦绗F象廣泛的存在于非線(xiàn)性電路中，比較典型并已得到深入研究的電路是蔡氏電路。蔡氏電路如圖1（a）所示。電路中的非線(xiàn)性由一個(gè)分段線(xiàn)性的負電阻引入，非線(xiàn)性電阻的伏安特性如圖1(b)所示。

當電路的參數滿(mǎn)足一定的條件時(shí)，將會(huì )產(chǎn)生成為雙渦卷的自激振蕩吸引子。圖2就是一個(gè)蔡氏混沌同步電路。

2模擬電感器

本文介紹3種常用的模擬電感電路：里奧登電感電路、無(wú)損模擬電感電路及低損耗模擬電感電路。

2.1里奧登電感電路

該電路(圖3)是由2個(gè)集成運放、4個(gè)電阻及1個(gè)電容構成。由于運放被視作理想集成運放，因此開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數aod≦∞,流入兩輸入端的電流i+≦i_≦0，u+≦u_。

第一個(gè)運放實(shí)現的是同相比例運算電路，因此可以得到：

因此，里奧登電路可以等效為一個(gè)l=r2c的模擬電感。

2.2新型無(wú)損模擬電感電路

該電路(圖4)由1個(gè)運放、4個(gè)電阻及2個(gè)電容組成。ui為輸入信號，uo為輸出信號。由理想運放的特點(diǎn)，可以得出：

因此，該電路可以等效為一個(gè)l=2r2c的模擬電感。

2.3低損耗模擬電感電路

該電路(圖5)是由1個(gè)運放、4個(gè)電阻及1個(gè)電容組成。ui為輸入信號，uo為輸出信號。

根據理想運放的特點(diǎn)，可以列出：　

由此可以得出，此電路可以等效為一個(gè)電阻與一個(gè)l=r1r2c的串聯(lián)組合。

3仿真研究

將圖2中的電感分別用上述3種模擬電感分別替換進(jìn)行仿真。觀(guān)察用18mh模擬電感代替實(shí)際電感時(shí)3個(gè)電路的時(shí)域波形、混沌吸引子及輸出電壓頻譜。

3.1里奧登電路在混沌同步電路中的應用

將前面介紹的里奧登電路中的參數取r=1kω,電容c=18nf,則里奧登電路可相當于l=r2c=(103)2×18×10-9=18mh的電感。

將其應用于混沌同步電路中得到的時(shí)域波形、混沌吸引子及電壓頻譜如圖6所示。

3.2新型無(wú)損模擬電感電路在混沌同步電路中的應用

將前面介紹的無(wú)損模擬電感電路中的參數取r=1kω，c=9nf，則此新型模擬電感電路可等效為一個(gè)l=2r2c=2×(103)2×9×10-9=18mh的電感。

將其應用于混沌同步電路中得到的時(shí)域波形、混沌吸引子及電壓頻譜如圖7所示。

3.3低損耗模擬電感電路應用到混沌同步電路中

將前面介紹的低損耗模擬電感電路中的參數取r4=r2=0.05kω，r1=r3=4kω,c=90nf則此低損耗模擬電感電路可等效為一個(gè)l=r1r2c=4×103×0.05×103×90×10-9=18mh的電感。

將其應用于混沌同步電路中得到的時(shí)域波形、混沌吸引子及電壓頻譜如圖8所示。

4結語(yǔ)

通過(guò)將里奧登電路、新型無(wú)損模擬電感電路及低損耗模擬電感電路應用到混沌同步電路中進(jìn)行仿真研究發(fā)現，模擬電感可以代替實(shí)際中的電感，而不影響混沌電路的混沌特性，基于模擬電感的混沌電路不但具有白噪聲的頻譜特征，而且自相關(guān)函數具有接近于δ函數的性態(tài)，這為開(kāi)發(fā)研究集成功能的混沌振蕩器提供了條件。仿真結果表明，基于模擬電感的混沌電路不僅毫不影響混沌電路本身的特性，而且具有體積小、便于集成的特點(diǎn)。因此，他具有非常廣泛的應用前景?！?br>