[发明专利]一种改进型蔡氏混沌电路

说明书

本发明提供一种改进型蔡氏混沌电路，包括直流电源VCC、直流电源VEE、电感L、电容C1、C2、电阻R、R1、R2、R3、R4、R5、R6、运算放大器U1、U2。本发明采用单个运算放大器与电阻来构成非线性电阻，形成新的伏安特性曲线关系，减小理论与实际实现的误差；将构成的非线性电阻进行对称放置(电路左右两边分别并联相同的非线性电阻)；通过对电阻R的调整，得出了三种关于电压v_C1‑v_C2相位图结构，依次为环状、双蜗旋环、抛线环；本发明电路相位图相比于原有蔡氏电路的相位区间较宽，易于观察与实现混沌现象，对于教学演示和研究非线性电路的混沌现象具有很大的意义。

技术领域

本发明涉及混沌电子学技术领域，更具体地指一种改进型蔡氏混沌电路。

背景技术

1983年，美籍华裔科学家蔡少棠教授首次提出了著名的蔡氏电路，它是历史上第一例用电子电路来证实混沌现象的电路，也是迄今为止在非线性电路中产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。通过改变蔡氏电路的拓扑结构或电路参数，可以产生倍周期分叉、单涡卷、周期3、双涡卷吸引子、多涡卷吸引子等十分丰富的混沌现象。因此，蔡氏电路开启了混沌电子学的大门，人们已围绕它开展了混沌机理的探索、混沌在保密通信中的应用研究，并取得了一系列丰硕的成果。

结合图1，蔡氏混沌电路是一个三阶非线性自治电路。它由电阻、电感、电容和一个分段线性电阻组成，电阻R、电感L、电容C1与C2组成线性部分，只由一个分段线性电阻R_N组成非线性部分，分段线性电阻R_N也就是有源非线性负阻元件。其中电感L和电容C2组成振荡回路，其损耗可以忽略；电阻R和电容C1串联，移相输出振荡产生的正弦信号。然而原有的蔡氏电路虽然能够产生多种相位图，但是由于对产生的条件极为严苛，不容易产生，且在混沌区范围较窄，不易被观察到。且电路对参数初值十分敏感，不易于实现同步。

(一)解决的技术问题

本发明目的是针对上述现有蔡氏混沌电路的缺陷问题，提供一种改进型蔡氏混沌电路，采用单个运算放大器与电阻来构成非线性电阻，将构成的非线性电阻进行对称放置，解决了蔡氏电路的混沌现象区间范围窄，不易实现的问题，对于教学演示和研究非线性电路的混沌现象具有很大的意义。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种改进型蔡氏混沌电路，包括直流电源VCC、直流电源VEE、电感L、电容C1、C2、电阻R、R1、R2、R3、R4、R5、R6、运算放大器U1、U2；直流电源VCC分别与运算放大器U1、U2的正电源输入端相连，直流电源VEE分别与运算放大器U1、U2的负电源输入端相连；直流电源VCC与电阻R4一端、运算放大器U1输出端相连，电阻R4另一端与运算放大器U1同相输入端、电感L一端、电容C1一端、电阻R一端相连，电阻R5一端与运算放大器U1反相输入端、电阻R6一端相连，电阻R5另一端与直流电源VEE相连，电阻R6另一端与电感L另一端、电容C1另一端相连并接地；直流电源VCC还与电阻R1一端、运算放大器U2输出端相连，电阻R1另一端与运算放大器U2同相输入端、电感L一端、电容C2一端、电阻R另一端相连，电阻R2一端与运算放大器U2反相输入端、电阻R3一端相连，电阻R2另一端与直流电源VEE相连，电阻R3另一端与电感L另一端、电容C2另一端相连并接地。

进一步地，当R小于1.8kΩ时，v_C1-v_C2相位图呈环形。

进一步地，所述R取值为1kΩ。

进一步地，当R大于1.8kΩ且小于2.6kΩ时，v_C1-v_C2相位图呈双蜗旋状。

进一步地，所述R取值为2.2kΩ。