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选用模仿电感完成混沌同步电路的规划和进行仿真剖析

采用模拟电感实现混沌同步电路的设计和进行仿真分析-众所周知,电子学的近代趋势是减小电路的尺寸,而在集成电路中要减小电阻和电容器的尺寸是比较简单的,至于无源电感器,体积庞大,不利于集成。这是因为半导体内得不到电磁效应,而半导体又是集成电路的主要材料,因此组成铁芯的磁物质和组成电感绕组的导线必须沉积在半导体的表面上,这种结构只能得到很低的电感量;再者电感器的尺寸与品质因数也有很大的关系,尺寸越小其品质因数也越小,因而微小的电感通常是不能应用的。

众所周知,电子学的近代趋势是减小电路的尺度,而在集成电路中要减小电阻电容器的尺度是比较简单的,至于无源电感器,体积巨大,不利于集成。这是因为半导体内得不到电磁效应,而半导体又是集成电路的首要资料,因而组成铁芯的磁物质和组成电感绕组的导线有必要沉积在半导体的表面上,这种结构只能得到很低的电感量;再者电感器的尺度与品质因数也有很大的联系,尺度越小其品质因数也越小,因而细小的电感通常是不能使用的。依据上述原因,为了在电路中消除电感,能够用有源器材来模仿电感。所谓模仿电感器,便是将电路中每个电感用一个归纳电路来替代,这个理论使电感元件在电路中完成微型化、片型化和集成化。本文便是将有源电感使用于混沌电路,并进行了仿真,得到了抱负的成果。

1 混沌与混沌同步原理

所谓混沌是指确认性体系发生的相似随机的输出。所谓确认性电路是指电路的参数和输入都为确认值,没有随机因素。所谓不确认、相似随机的输出是指电路的输出既不是周期的,又不是拟周期的;既不趋于无量、又不趋于停止,而是在必定区域内出现永不重复的输出。整体上说,混沌同步归于混沌操控的领域,迄今已发现了几种类型的混沌同步,其间一种类型便是Pceora和Carroll提出的同步计划。该计划电路中存在驱动与被驱动的联系,其间驱动电路可分为安稳部分和不安稳部分,将其间的安稳部分仿制一个呼应,然后把呼应体系与驱动体系用驱动信号耦合起来,由此可到达相应体系与驱动体系同步。

跟着非线性电路研讨的深化,现在已有许多发生混沌的实践电路用于研讨混沌发生机制的电路的报导。混沌现象广泛的存在于非线性电路中,比较典型并已得到深化研讨的电路是蔡氏电路。蔡氏电路如图1(a)所示。电路中的非线性由一个分段线性的负电阻引进,非线性电阻的伏安特性如图1(b)所示。

选用模仿电感完成混沌同步电路的规划和进行仿真剖析

当电路的参数满意必定的条件时,将会发生成为双涡卷的自激振荡吸引子。图2便是一个蔡氏混沌同步电路。

2 模仿电感器

本文介绍3种常用的模仿电感电路:里奥登电感电路、无损模仿电感电路及低损耗模仿电感电路。

2.1 里奥登电感电路

该电路(图3)是由2个集成运放、4个电阻及1个电容构成。因为运放被视作抱负集成运放,因而开环差模电压扩大倍数Aod≦∞,流入两输入端的电流I+≦I_≦0,U+≦U_。

第一个运放完成的是同相份额运算电路,因而能够得到:

因而,里奥登电路能够等效为一个L=R2C的模仿电感。

2.2 新式无损模仿电感电路

该电路(图4)由1个运放、4个电阻及2个电容组成。Ui为输入信号,Uo为输出信号。由抱负运放的特色,能够得出:

因而,该电路能够等效为一个L=2R2C的模仿电感。

2.3 低损耗模仿电感电路

该电路(图5)是由1个运放、4个电阻及1个电容组成。Ui为输入信号,Uo为输出信号。

依据抱负运放的特色,能够列出:

由此能够得出,此电路能够等效为一个电阻与一个L=R1R2C的串联组合。

3 仿真研讨

将图2中的电感别离用上述3种模仿电感别离替换进行仿真。调查用18mH模仿电感替代实践电感时3个电路的时域波形、混沌吸引子及输出电压频谱。

3.1 里奥登电路在混沌同步电路中的使用

将前面介绍的里奥登电路中的参数取R=1kΩ,电容C=18nF,则里奥登电路可相当于L=R2C=(103)2×18×10-9=18mH的电感。

将其使用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图6所示。

3.2 新式无损模仿电感电路在混沌同步电路中的使用

将前面介绍的无损模仿电感电路中的参数取R=1kΩ,C=9nF,则此新式模仿电感电路可等效为一个L=2R2C=2×(103)2×9×10-9=18mH的电感。

将其使用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图7所示。

3.3 低损耗模仿电感电路使用到混沌同步电路中

将前面介绍的低损耗模仿电感电路中的参数取R4=R2=0.05kΩ,R1=R3=4kΩ,C=90nF则此低损耗模仿电感电路可等效为一个L=R1R2C=4×103×0.05×103×90×10-9=18mH的电感。

将其使用于混沌同步电路中得到的时域波形、混沌吸引子及电压频谱如图8所示。

4 结语

经过将里奥登电路、新式无损模仿电感电路及低损耗模仿电感电路使用到混沌同步电路中进行仿真研讨发现,模仿电感能够替代实践中的电感,而不影响混沌电路的混沌特性,依据模仿电感的混沌电路不光具有白噪声的频谱特征,并且自相关函数具有接近于δ函数的性态,这为开发研讨集成功用的混沌振荡器供给了条件。仿真成果表明,依据模仿电感的混沌电路不只毫不影响混沌电路自身的特性,并且具有体积小、便于集成的特色。因而,他具有十分广泛的使用远景。

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