實現(xiàn)具有單個非線性指數(shù)項的混沌模擬電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現(xiàn)具有單個非線性指數(shù)項的混沌模擬電路。根據(jù)數(shù)學(xué)上的等效關(guān)系，電路由乘法器和自然指數(shù)電路來實現(xiàn)，利用乘法器U4實現(xiàn)電壓運算，并保持電壓恒為正；利用U1的比例運算電路實現(xiàn)運算，為比例運算電路的比例系數(shù)，為比例運算電路的輸入電壓；三極管組合電路和集成運算放大器U1組成自然指數(shù)電路，實現(xiàn)運算，利用集成運算放大器U1的反相器實現(xiàn)了。該電路運算精確，穩(wěn)定性好，可產(chǎn)生更為復(fù)雜的混沌信號供應(yīng)用中選擇，增加了混沌系統(tǒng)和實現(xiàn)混沌系統(tǒng)的電路類型，且能夠和已有的混沌系統(tǒng)組成自動切換混沌系統(tǒng)。
【專利說明】實現(xiàn)具有單個非線性指數(shù)項的混沌模擬電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電子通信領(lǐng)域，涉及一種能夠產(chǎn)生偽隨機信號的混沌電路，特別涉及一種實現(xiàn)具有單個非線性指數(shù)項的混沌模擬電路。

【背景技術(shù)】
[0002]混沌系統(tǒng)可作為隨機信號源用于設(shè)計偽隨機序列發(fā)生器，混沌偽隨機序列發(fā)生器所產(chǎn)生的序列的安全性依賴于混沌系統(tǒng)的復(fù)雜性。對混沌系統(tǒng)的基本要求是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)簡而混沌信號復(fù)雜?，F(xiàn)有的混沌系統(tǒng)一般都含有兩個或兩個以上的非線性函數(shù)項，其中包括分段線性、乘積(xy、X2 > y2)型的非線性項。為了增加復(fù)雜性，也出現(xiàn)了利用自然指數(shù)ex(或exy、exx等)和乘積型非線性項構(gòu)成的混沌系統(tǒng)。此類混沌系統(tǒng)含有兩個或兩個以上自然指數(shù)非線性項，或含有一個自然指數(shù)和一個乘積項，使得其數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且自然指數(shù)的底數(shù)e是固定的，限制了指數(shù)函數(shù)的多樣性。為此，本實用新型實現(xiàn)了僅含一個非線性指數(shù)函數(shù)的新型混沌模擬電路，使得混沌系統(tǒng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)非常簡單，且指數(shù)函數(shù)Z的底數(shù)d
可以在一定范圍內(nèi)任意變化，使得混沌信號更加復(fù)雜，具有更大的參數(shù)和密鑰空間，進一步提高了混沌信號的復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出了一種新型的混沌電路。
[0004]本實用新型包括集成運算放大器U1、集成運算放大器U2、集成運算放大器U3、乘法器U4、二極管Dl、二極管D2，三極管Ql和三極管Q2。
[0005]所述集成運算放大器Ul的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第I引腳通過電阻R2接集成運算放大器Ul的第2引腳，乘法器U4第7個引腳通過電阻Rl接到集成運算放大器Ul的第2個引腳；集成運算放大器Ul第I個引腳接到二極管Dl和二極管D2之間，二極管D1、二極管D2、三極管Ql和三極管Q2組成電路的輸出端接到集成運算放大器Ul的第6個引腳，集成運算放大器Ul的第7個引腳通過電阻R5接到集成運算放大器Ul的第6個引腳；集成運算放大器Ul的第7個引腳通過電阻R18接到集成運算放大器Ul的第9個引腳，集成運算放大器Ul的第8個引腳通過電阻R19接到集成運算放大器Ul的第9個引腳；集成運算放大器Ul的第8個引腳通過電阻R8接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器U3的第I個引腳通過電阻R6接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過電阻R7接到集成運算放大器Ul的第13個引腳。
[0006]所述集成運算放大器U2的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第I引腳通過電容C3接集成運算放大器U2的第2引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U2的第2個引腳；集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻RlO接集成運算放大器U2的第6個引腳，集成運算放大器第7引腳通過電阻Rll接集成運算放大器U2的第6引腳；集成運算放大器U2第8引腳通過電阻R14接集成運算放大器U2的第9引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R13接集成運算放大器U2的第9個引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R12接集成運算放大器U2的第9個引腳；集成運算放大器U2第14引腳通過電容C4接集成運算放大器U2的第13引腳，集成運算放大器U2的第6引腳通過電阻R15接集成運算放大器U2的第13個引腳。
[0007]所述集成運算放大器U3的第3引腳、第5引腳、第10引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第12引腳、第13引腳、第14引腳懸空；集成運算放大器U3第I引腳通過電阻R16接集成運算放大器U3的第2引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U3的第2個引腳；集成運算放大器U3的第7引腳通過電阻R22接集成運算放大器U3的第6引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R20接集成運算放大器U3的第6個引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R21接集成運算放大器U3的第6個引腳；集成運算放大器U3的第8引腳通過電容C5接集成運算放大器U3的第9引腳，集成運算放大器U3的第7個引腳通過電阻R23接集成運算放大器U3的第9個引腳；集成運算放大器U3的第8個引腳通過電阻R24接集成運算放大器U3的第13個引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R25接集成運算放大器U3的第14個引腳。
[0008]所述乘法器U4的第2引腳、第4引腳、第6引腳接地，第5引腳接-15V電源VEE,第8引腳接+15V電源VCC ;第I引腳和第3引腳接集成運算放大器U3的第14引腳，乘法器U4的第7引腳通過電阻Rl接集成運算放大器Ul的第2引腳。
[0009]所述二極管Dl的負極接集成運算放大器Ul的第I個引腳，三極管Ql的發(fā)射機接集成運算放大器Ul的第6個引腳。
[0010]本實用新型構(gòu)造了僅含一個非線性指數(shù)函數(shù)CT2的新型混沌模擬電路，使得混沌系統(tǒng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)非常簡單，且指數(shù)函數(shù)的底數(shù)d可以在一定范圍內(nèi)任意變化，使得混沌信號更加復(fù)雜，具有更大的參數(shù)和密鑰空間，進一步提高了混沌信號的復(fù)雜性。根據(jù)數(shù)學(xué)上的等效關(guān)系iT2 =ezlhld , dzl電路由乘法器和自然指數(shù)電路來實現(xiàn)，利用乘法器U4實現(xiàn)電壓Z2運算，并保持電壓恒為正；利用Ul的比例運算電路實現(xiàn)(Ind) Z2運算，Ind為比例運算電路的比例系數(shù)，Z2為比例運算電路的輸入電壓；三極管組合電路和集成運算放大器Ul組成自然指數(shù)電路，實現(xiàn)-t '運算，利用集成運算放大器Ul的反相器實現(xiàn)了/-。該電路運算精確，穩(wěn)定性好，可產(chǎn)生更為復(fù)雜的混沌信號供應(yīng)用中選擇，增加了混沌系統(tǒng)和實現(xiàn)混沌系統(tǒng)的電路類型，且能夠和已有的混沌系統(tǒng)組成自動切換混沌系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本實用新型的原理圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實例對本實用新型作更進一步的詳細說明。
[0014]本實用新型的數(shù)學(xué)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]如圖1所示，三極管組合電路和集成運算放大器Ul實現(xiàn)了電壓的指數(shù)運算，其特征在于:根據(jù)數(shù)學(xué)上的等效關(guān)系i/」w，cl.電路由乘法器和自然指數(shù)電路來實現(xiàn)，利用乘法器U4實現(xiàn)電壓Z2運算，并保持電壓恒為正；利用Ul的比例運算電路實現(xiàn)(Ind) Z2運算，Ind為比例運算電路的比例系數(shù)，Z2為比例運算電路的輸入電壓；三極管組合電路和集成運算放大器Ul組成自然指數(shù)電路，實現(xiàn)—ζ ^運算，將(Ind) Z2轉(zhuǎn)換為-ez2to%
其中三極管組合電路包括二極管Dl、D2，三極管Ql、Q2和電容C6、C7，其與Ul的集成運放組成具有消除交越失真且具有互補輸出功能的指數(shù)運算電路，因為三極管的電壓發(fā)射極電流iE與其Ut之間存在指數(shù)關(guān)系:
_9] iR=iE = Iset
[0020]按指數(shù)變化的三極管電流，通過集成運放Ul內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為按指數(shù)變化的電壓，從而實現(xiàn)電壓的指數(shù)運算:
[0021]U。二—ixR 二-“e! ' R
[0022]其中(Ind)Z2作為輸入U1，經(jīng)過轉(zhuǎn)化電路得到電壓輸出仏=-Zto"，然后利用集成運算放大器Ul反相器實現(xiàn)￡? W得到:
[0023]e=2^d =?/ζ2
[0024]如圖2所示，所述一種含有單個非線性指數(shù)項Z的混沌模擬電路，該電路由集成運算放大器U1、集成運算放大器U2、集成運算放大器U3、乘法器U4、二極管D1、二極管D2、三極管Ql、三極管Q2、電容C6和電容C7組成，集成運算放大器Ul、集成運算放大器U2、集成運算放大器U3實現(xiàn)信號的加法，反向，積分功能，乘法器U4、二極管D1、二極管D2、三極管Ql、三極管Q2、電容C6和電容C7和集成運算放大器Ul實現(xiàn)指數(shù)運算功能；乘法器U4、集成運算放大器Ul內(nèi)相關(guān)聯(lián)的比例、加法和反向電路和集成運算放大器U2內(nèi)相關(guān)聯(lián)的積分和反向電路實現(xiàn)指數(shù)混沌系統(tǒng)第一個方程的運算，集成運算放大器U2內(nèi)的積分、加法以及U3內(nèi)的反向?qū)崿F(xiàn)指數(shù)混沌系統(tǒng)第二個方程的運算，集成運算放大器U3內(nèi)相關(guān)聯(lián)的加法、積分和反向?qū)崿F(xiàn)第三個方程的運算；
[0025]所述集成運算放大器Ul的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第I引腳通過電阻R2接集成運算放大器Ul的第2引腳，乘法器U4第7個引腳通過Rl接到集成運算放大器Ul的第2個引腳；集成運算放大器Ul第I個引腳接到二極管Dl和二極管D2之間，二極管D1、二極管D2、三極管Ql和三極管Q2組成電路的輸出端接到集成運算放大器Ul的第6個引腳，集成運算放大器Ul的第7個引腳通過R5接到集成運算放大器Ul的第6個引腳；集成運算放大器Ul的第7個引腳通過R18接到集成運算放大器Ul的第9個引腳，集成運算放大器Ul的第8個引腳通過R19接到集成運算放大器Ul的第9個引腳；集成運算放大器Ul的第8個引腳通過R8接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器U3的第I個引腳通過R6接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過R7接到集成運算放大器Ul的第13個引腳。
[0026]所述集成運算放大器U2的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第I引腳通過電容C3接集成運算放大器U2的第2引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U2的第2個引腳；集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻RlO接集成運算放大器U2的第6個引腳，集成運算放大器第7引腳通過電阻Rll接集成運算放大器U2的第6引腳；集成運算放大器U2第8引腳通過電阻R14接集成運算放大器U2的第9引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R13接集成運算放大器U2的第9個引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R12接集成運算放大器U2的第9個引腳；集成運算放大器U2第14引腳通過電容C4接集成運算放大器U2的第13引腳，集成運算放大器U2的第6引腳通過電阻R15接集成運算放大器U2的第13個引腳；
[0027]所述集成運算放大器U3的第3引腳、第5引腳、第10引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE ;第12引腳、第13引腳、第14引腳懸空；集成運算放大器U3第I引腳通過電阻R16接集成運算放大器U3的第2引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U3的第2個引腳；集成運算放大器U3的第7引腳通過電阻R22接集成運算放大器U3的第6引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R20接集成運算放大器U3的第6個引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R21接集成運算放大器U3的第6個引腳；集成運算放大器U3的第8引腳通過電容C5接集成運算放大器U3的第9引腳，集成運算放大器U3的第7個引腳通過電阻R23接集成運算放大器U3的第9個引腳；集成運算放大器U3的第8個引腳通過電阻R24接集成運算放大器U3的第13個引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R25接集成運算放大器U3的第14個引腳；
[0028]所述乘法器U4的第2引腳、第4引腳、第6引腳接地，第5引腳接-15V電源VEE,第8引腳接+15V電源VCC ;第I引腳和第3引腳接集成運算放大器U3的第14引腳，乘法器U4的第7引腳通過電阻Rl接集成運算放大器Ul的第2引腳；
[0029]所述二極管Dl的負極接集成運算放大器Ul的第I個引腳，三極管Ql的發(fā)射機接集成運算放大器Ul的第6個引腳。
[0030]當(dāng)然，上述說明并非對實用新型的限制，本實用新型也不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.實現(xiàn)具有單個非線性指數(shù)項的混沌模擬電路，包括集成運算放大器U1、集成運算放大器U2、集成運算放大器U3、乘法器U4、二極管Dl、二極管D2，三極管Ql和三極管Q2，其特征在于: 所述集成運算放大器Ul的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE;第I引腳通過電阻R2接集成運算放大器Ul的第2引腳，乘法器U4第7個引腳通過電阻Rl接到集成運算放大器Ul的第2個引腳；集成運算放大器Ul第I個引腳接到二極管Dl和二極管D2之間，二極管D1、二極管D2、三極管Ql和三極管Q2組成電路的輸出端接到集成運算放大器Ul的第6個引腳，集成運算放大器Ul的第7個引腳通過電阻R5接到集成運算放大器Ul的第6個引腳；集成運算放大器Ul的第7個引腳通過電阻R18接到集成運算放大器Ul的第9個引腳，集成運算放大器Ul的第8個引腳通過電阻R19接到集成運算放大器Ul的第9個引腳；集成運算放大器Ul的第8個引腳通過電阻R8接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器U3的第I個引腳通過電阻R6接到集成運算放大器Ul的第13個引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過電阻R7接到集成運算放大器Ul的第13個引腳； 所述集成運算放大器U2的第3引腳、第5引腳、第10引腳、第12引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE;第I引腳通過電容C3接集成運算放大器U2的第2引腳，集成運算放大器Ul的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U2的第2個引腳；集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻RlO接集成運算放大器U2的第6個引腳，集成運算放大器第7引腳通過電阻Rll接集成運算放大器U2的第6引腳；集成運算放大器U2第8引腳通過電阻R14接集成運算放大器U2的第9引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R13接集成運算放大器U2的第9個引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R12接集成運算放大器U2的第9個引腳；集成運算放大器U2第14引腳通過電容C4接集成運算放大器U2的第13引腳，集成運算放大器U2的第6引腳通過電阻R15接集成運算放大器U2的第13個引腳； 所述集成運算放大器U3的第3引腳、第5引腳、第10引腳接地，第4引腳接+15V電源VCC，第11引腳接負-15V電源VEE;第12引腳、第13引腳、第14引腳懸空；集成運算放大器U3第I引腳通過電阻R16接集成運算放大器U3的第2引腳，集成運算放大器U2的第14個引腳通過電阻R9接集成運算放大器U3的第2個引腳；集成運算放大器U3的第7引腳通過電阻R22接集成運算放大器U3的第6引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R20接集成運算放大器U3的第6個引腳，集成運算放大器U2的第I個引腳通過電阻R21接集成運算放大器U3的第6個引腳；集成運算放大器U3的第8引腳通過電容C5接集成運算放大器U3的第9引腳，集成運算放大器U3的第7個引腳通過電阻R23接集成運算放大器U3的第9個引腳；集成運算放大器U3的第8個引腳通過電阻R24接集成運算放大器U3的第13個引腳，集成運算放大器U3的第14個引腳通過電阻R25接集成運算放大器U3的第14個引腳； 所述乘法器U4的第2引腳、第4引腳、第6引腳接地，第5引腳接-15V電源VEE，第8引腳接+15V電源VCC;第I引腳和第3引腳接集成運算放大器U3的第14引腳，乘法器U4的第7引腳通過電阻Rl接集成運算放大器Ul的第2引腳； 所述二極管Dl的負極接集成運算放大器Ul的第I個引腳，三極管Ql的發(fā)射機接集成運算放大器Ul的第6個引腳。
【文檔編號】H04L9/00GK203933654SQ201420341242
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】王光義, 蔡博振, 任國瑞 申請人:杭州電子科技大學(xué)