[发明专利]一种实现自然指数混沌模拟电路及方法

权利要求书

1. 一种实现自然指数混沌模拟电路，包括第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2、第三集成运算放大器U3、第一乘法器U4、第二乘法器U5、第三乘法器U6、第一匹配电阻R1、第二匹配电阻R2、第三匹配电阻R3、第四匹配电阻R4、第五匹配电阻R7、第六匹配电阻R8、第七匹配电阻R13、第八匹配电阻R15、第九匹配电阻R16、第十匹配电阻R17、第十一匹配电阻R18、第十二匹配电阻R19、第十三匹配电阻R20、第一可变电阻R5、第二可变电阻R6、第三可变电阻R9、第四可变电阻R10、第五可变电阻R11、第六可变电阻R12、第七可变电阻R14、第八可变电阻R21、第九可变电阻R22、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和二极管D1；所述的第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2、第三集成运算放大器U3采用信号为LF347，所述的第一乘法器U4、第二乘法器U5、第三乘法器U6采用的信号为AD633JN；

其特征在于：所述的第一集成运算放大器U1的1脚与第五匹配电阻R7的一端、第六匹配电阻R8的一端连接，第五匹配电阻R7的另一端与第三可变电阻R9的一端、第四可变电阻R10的一端和第一集成运算放大器U1的2脚连接，第三可变电阻R9的另一端与第二电容C2的一端、第二集成运算放大器U2的1脚、第一可变电阻R5的一端和第二乘法器U5的3脚连接，第四可变电阻R10的另一端与第一乘法器U4的7脚连接；第一集成运算放大器U1的3脚、5脚、10脚、12脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源，6脚与第二匹配电阻R2的一端、第一电容C1的一端连接，第二匹配电阻R2的另一端与第一匹配电阻R1的一端、第一集成运算放大器U1的14脚连接，第一电容C1的另一端与第二乘法器U5的1脚、第一集成运算放大器U1的7脚和第三匹配电阻R3的一端连接，第一匹配电阻R1的另一端与第一可变电阻R5的另一端、第二可变电阻R6的一端和第一集成运算放大器U1的13脚连接，第二可变电阻R6的另一端与第一集成运算放大器U1的8脚、第四匹配电阻R4的一端、第一乘法器U4的1脚和第七可变电阻R14的一端连接，第一集成运算放大器U1的9脚与第三匹配电阻R3的另一端、第四匹配电阻R4的另一端连接；

所述的第一乘法器U4的2脚、4脚、6脚接地，第一乘法器U4的3脚与第十二匹配电阻R19的一端、第三电容C3的一端和第二集成运算放大器U2的8脚连接；第一乘法器U4的5脚接-15V电源，8脚接+15V电源；

所述的第二集成运算放大器U2的2脚与第六匹配电阻R8的另一端、第二电容C2的另一端连接， 3脚、5脚、10脚、12脚接地， 4脚接15V电源，第11脚接-15V电源，6脚与第九匹配电阻R16的一端、第八可变电阻R21的一端、第九可变电阻R22的一端和第十匹配电阻R17的一端连接，第九匹配电阻R16的另一端与第三集成运算放大器U3的8脚、第七匹配电阻R13的一端连接，第八可变电阻R21的另一端与第二集成运算放大器U2的14脚、第十三匹配电阻R20连接，第九可变电阻R22的另一端与第二乘法器U5的7脚连接；第二集成运算放大器U2的7脚与第十匹配电阻R17的另一端、第十一匹配电阻R18的一端连接，13脚与第十二匹配电阻R19的另一端、第十三匹配电阻R20的另一端连接，9脚与第三电容C3的另一端、第十一匹配电阻R18的另一端连接；

所述的第二乘法器U5的2脚、4脚、6脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源；

所述的第三集成运算放大器U3的1脚与第五可变电阻R11的一端、第三乘法器U6的1脚、3脚连接，2脚与第五可变电阻R11的另一端、第七可变电阻R14的另一端连接，3脚、5脚、10脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源，6脚与第六可变电阻R12的一端、二极管D1的阴极连接，7脚与第六可变电阻R12的另一端、第八匹配电阻R15的一端连接，9脚与第七匹配电阻R13的另一端、第八匹配电阻R15的另一端连接，12脚、13脚、14脚架空；

所述的第三乘法器U6的2脚、4脚、6脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，7脚与二极管D1的阳极连接。

2.一种实现自然指数混沌模拟电路的方法，其特征在于：乘法器U6实现电压                                               ，并保持电压恒为正；把乘法器U6输出的正电压加在二极管D1上，使通过二极管的正向电流按自然指数变化：

二极管D1电流通过集成运算放大器U3内的转换电路转换为按指数变化的电压，从而实现电压的指数运算，集成运算放大器U3内的反相器对电压预先放大，补偿二极管指数电流中的热电压，所述的I_S 是二极管的特征电流；

集成芯片LF347 内有4个运算放大器，集成运算放大器U1 第12、13、14引脚及其外围电阻R1、R5、R6构成第一加法器，实现Y+(-X)的的加法运算；集成运算放大器U1 的第5、6、7引脚及其外围电阻R2、电容C1构成第一积分器，第一积分器输出为X；第8、9、10引脚及其外围电阻R3、R4构成第一反向器，把X反向为-X并提供给所需-X的引脚；第一加法器、第一积分器和第一反相器实现了指数混沌系统第一个方程的运算：

集成运算放大器U1的第1、2、3引脚及其外围电阻R7、R9、R10构成第二加法器，乘法器U4实现-XZ运算并把输出送给第二加法器，集成运算放大器U2的第1、2、3引脚及其外围电阻R8、电容C2构成第二积分器，第二积分器输出为Y；此第二加法器和第二积分器实现了指数混沌系统第二个方程的运算：

集成运算放大器U2的第5、6、7引脚及其外围电阻R16、R17、R21、R22构成第三加法器，乘法器U5实现XY运算并把输出送给第三加法器，集成运算放大器U2的第8、9、10引脚及其外围电阻R18、电容C3构成第三积分器，积分器输出为Z，集成运算放大器U2的第12、13、14引脚及其外围电阻R19、R20构成第二反向器；集成运算放大器U3的第1、2、3引脚及其外围电阻R11、R14构成第一反向放大器，把-X放大后送至乘法器U6第1、2引脚，乘法器U6第7引脚输出的电压加在二极管D1上，产生的指数电流由集成运算放大器U3第5、6、7引脚构成的转换电路转换为指数电压，此指数电压通过集成运算放大器U3第8、9、10引脚构成的反向电路送至由集成运算放大器U2第5、6、7引脚构成的加法，最后完成指数混沌系统第三个方程的运算：

。