[发明专利]包含数学运算电路的数模混合混沌电路及其运算方法

说明书

技术领域

本发明属于一种数模混合混沌电路，特别是一种包含数学运算电路的数模混合电 路及其运算方法。

背景技术

混沌电路是验证混沌现象的一种直观有效的方法。目前常用的混沌电路实现方法 分为模拟实现和数字实现两种。模拟实现方法所需模拟器件较多且器件参数易受环境影 响，数字实现方法存在有限字长效应。因此，数模混合方法越来越得到研究者的关注。

非线性项是产生混沌和超混沌现象所必备的条件，通常动力学系统中的非线性项 来自二次多项式。然而，绝对值运算和符号运算等分段线性函数也可以产生混沌现象。在一 些混沌系统中，二极管、乘法器以及其他的非线性器件常用来实现这些分段线性函数。进一 步研究发现，一些特殊的符号函数或符号函数之间的最大最小值运算也可以产生混沌，说 明了极性信息对产生混沌也有着重要的作用，而这些极性信息可以通过数学运算电路进行 提取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含数学运算电路的数模混合混沌电路及其运算方 法，这种电路能够实现包含符号函数运算的动力学系统，适用于该种系统特性验证的各种 需求。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种包含数学运算电路的数模混合混沌电 路，由模拟电路和数字电路混合而成；利用模拟电路实现差分方程，数学运算电路实现符号 函数的方式实现由差分方程与符号函数组成的混沌电路。模拟电路部分由电阻，电容，运算 放大器等常用模拟器件组成；数字电路部分由部分模拟器件以及数学运算电路组成；模拟 器件与模拟电路部分所用器件相同；数学运算电路包括加法器，乘法器等常用数字电路；通 过开关切换不同的数学运算电路模块，可以在同一电路中实现不同的混沌系统，提高电路 利用效率。

模拟电路由常用电阻，电容，运算放大器等器件组成，实现系统成本最小。

数字电路由常用模拟器件以及数学运算电路组成，可准确、快捷的完成符号运算， 实现实际电路的混沌震荡。

通过切换不同的数学运算电路可以在同一电路中实现不同的混沌系统，大大提高 了电路的利用效率。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）本发明将数学运算电路应用于数模混合 混沌电路中，可准确快捷地实现包含符号函数运算的动力学系统。（2）本发明中所使用的模 拟和数学运算电路均为常用器件，极大降低了系统电路的实现成本。（3）本发明可通过切换 不同的数学运算电路模块在同一电路中实现不同的混沌系统，提高了电路利用效率，具有 较强的通用性以及适用性。

附图说明

图1是数模混合混沌电路与数学结构对应图。

图2是包含数学运算电路的模拟混沌电路中的模拟电路结构。

图3是包含数学运算电路的模拟混沌电路中包含基本数学运算电路模块的数字电 路部分。

图4是半加器的逻辑符号。

具体实施方式

本发明利用模拟电路实现差分方程，数学运算电路实现符号函数的方式实现由差 分方程与符号函数组成的混沌电路。模拟电路部分由电阻，电容，运算放大器等常规模拟器 件组成。数字电路部分由信号形成模块、数学运算模块及单极-双极信号转换模块组成，其 中数学运算模块由加法器，乘法器等常规数字电路组成。利用数字电路部分实现混沌系统 中的符号函数运算，并配合模拟电路以实现实际电路的混沌震荡。

本发明包含数学运算电路的数模混合混沌电路，包括模拟电路和数字电路两部 分，其中，模拟电路部分包含三条支路，数字电路部分包括信号成形模块、数学运算模块和 单极-双极信号转换模块，信号依次通过信号成形模块、数学运算模块和单极-双极信号转 换模块后输出；信号成形模块包括三条支路；