一种新的蔡氏电路设计方法与硬件实现

提出了一种基于蔡氏无量纲状态方程新的电路设计方法.首先对蔡氏无量纲状态方程各变量进行比例压缩变换、微分-积分转换和时间尺度变换.其次根据变换后的方程设计出各模块电路，再将各模块按方程中各状态变量的对应关系联结起来.整个电路只由反相加法器、积分器和反相器三大模块构成，电路结构对称.与现有其他的混沌电路设计相比，该方法具有三个主要特点：(1)直观性强，实现了电路的模块化设计，并总结出了这类混沌电路更一般的设计原理，具有普适性，可用于其他无量纲连续状态方程的电路设计；(2)由于采用了反相加法器，各个电路参数独立 关键词： 蔡氏电路 多项式 模块化设计 硬件实验     

基于符号函数的注入反馈式蔡氏电路同步控制

蔡氏电路的状态变量不易引出,一般的同步控制方法难以硬件电路实现.针对此类含有电感、电容储能元件的混沌电路,提出一种注入反馈式混沌同步电路设计方法,通过引出状态变量,并在状态变量微分量未知的情况下对系统实施混沌控制.利用该方法,对运动行为不同的两个蔡氏系统,实现了基于符号函数的非线性投影同步控制研究,电路实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

蔡氏非线性电路的深入研究——参数测量和实验现象观察的新方法

精确测量了电路中各个元件的参数,为各种混沌现象的定量分析和数值模拟提供了可能;提出了一种新的测量非线性负阻方法,能精确而快捷地测量非线性负阻完整的,I-U曲线;利用这种测量方法的实验电路,可以直接演示电路出现各种混沌现象时非线性负阻对应的工作区段,展示了非线性负阻在蔡氏电路产生混沌过程中所起的决定性作用,有利于学生更好地理解混沌现象产生的机理.     

蔡氏对偶混沌电路分析

提出了一个新颖的蔡氏对偶混沌电路,并进行了深入的理论研究和计算机仿真分析.得出了几点结论:1)此混沌电路元器件少,且与蔡氏混沌电路结构完全对偶.2)在确定的元器件参数条件下,电路出现双涡卷奇怪吸引子和丰富的混沌动力学行为. 关键词： 蔡氏对偶电路 奇怪吸引子 混沌     

一个新的五阶超混沌电路及其研究

提出一个新的五阶超混沌电路. 该电路由三个线性电感、两个线性电容、一个线性负电阻和二个非线性元件组成,并具有π形的电路结构. 其主要特征是,利用非线性元件的作用来切换电路中的时间常数,使其电压和电流发生急剧变化. 利用负电阻可满足电路局部发散的条件,并且这种电压和电流的急剧变化以及局部发散是该电路产生混沌与超混沌的两个前提条件. 分岔和李雅普诺夫指数计算结果表明,随着分岔参数的改变,电路的振荡机理由周期态演变为混沌态,再由混沌态演变为超混沌态. 设计了五阶超混沌电路,给出了硬件实验结果. 关键词： 超混沌电路 超混沌吸引子 电路实验     

蔡氏电路的研究与制作

在非线性电路中蔡氏电路是迄今为止产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。从软件仿真和电路制作两个角度分别对蔡氏电路的特性进行了研究,讨论蔡氏电路的工作原理,分别用PSPICE和MATLAB软件仿真出蔡氏电路的相关特性,并制作出硬件电路,给出观察蔡氏电路周期1、周期2极限环及单涡卷和双涡卷混沌吸引子的实验结果,得出了与理论分析一致的结果。对进一步研究和设计专用混沌集成电路及混沌在保密通信中的应用具有积极的意义。     

蔡氏电路中模拟电感的容差分析

搭建了基于模拟电感的蔡氏电路,通过改变分岔参量,得到了基于模拟电感的蔡氏电路经倍周期分岔走向混沌的相图.实验结果表明,相对于原始蔡氏电路,基于模拟电感的蔡氏电路的分岔参量调节范围更宽,倍周期分岔现象更为丰富,且易起振,便于集成.     

忆阻混沌电路的分析与实现

具有记忆功能的忆阻器是除电阻器、电容器和电感器之外的第四种基本二端电路元件. 提出了由φ-q平面上的一条三次单调上升的非线性曲线来确定的光滑磁控忆阻器,它有着斜"8"字形的类紧磁滞回线的伏安特性曲线. 采用此忆阻器和负电导构成的有源忆阻器替换蔡氏混沌电路中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻器的混沌振荡电路. 此外,利用常规的运算放大器和乘法器等元器件给出了有源忆阻器的等效电路实现形式. 理论分析、数值仿真和电路仿真结果一致,均表明忆阻混沌电路的动力学行为依赖于忆阻器的初始状态,在不同初始状态下存在混沌振荡、周期振荡或稳定的汇等不同的运行轨道. 关键词： 忆阻器 混沌电路 初始状态 等效电路     

基于单电子器件的混沌电路研究

利用单电子晶体管和金属氧化物半导体的混合器件——SETMOS设计实现了细胞神经网络结构的蔡氏电路,得到了单涡卷吸引子和双涡卷吸引子.通过设计构成的SETMOS跨导放大器和SETMOS电压比较器,提出了基于SETMOS的类双涡卷混沌电路,仿真验证了类双涡卷吸引子.模拟结果表明,所设计的硬件电路结构简单,功耗低,有利于进一步提高集成电路的集成度,为混沌在工程领域的实际应用提供了新方法. 关键词： 细胞神经网络 蔡氏电路 混沌 涡卷     

变型蔡氏电路中混沌控制的实验研究

将变型蔡氏电路与线性二阶电路相耦合．进行线性二阶电路对变型蔡氏电路非反馈混沌控制的实验研究．实验结果表明：变型蔡氏电路比蔡氏电路具有更强的鲁棒性，更易实现混沌控制．     

五阶压控忆阻蔡氏混沌电路的双稳定性

通过在蔡氏电路的耦合电阻支路中串联一个电感,采用压控忆阻替换蔡氏电路中的蔡氏二极管,提出了一种新颖的五阶压控忆阻蔡氏混沌电路.建立该电路的数学模型,从理论上分析了平衡点及其稳定性的演化过程.特别地,该电路在给定参数下只有一个不稳定的零平衡点,却形成了混沌与周期的非对称吸引子共存的吸引盆,意味着双稳定性的存在.进而利用数值仿真与PSIM电路仿真着重研究了本文电路在不同初始状态下产生的双稳定性现象及其形成机理.PSIM电路仿真结果与数值仿真结果一致,较好地验证了理论分析.借助分岔图、李雅普诺夫指数、相轨图和吸引盆进一步深入探讨了归一化五阶压控忆阻蔡氏系统依赖于系统初始条件的动力学行为.结果表明,该忆阻蔡氏系统在不同的初始条件下能够呈现出混沌吸引子与周期极限环共存的双稳定性现象.     

基于Chua电路的四维超混沌忆阻电路

近年来,忆阻混沌电路受到国内外学者的广泛关注,然而目前四维忆阻系统往往只存在普通混沌(仅有一个正Lyapunov指数),本文通过用忆阻替换Chua电路中电阻的新途径,得出一个简单的四维忆阻电路,与仅含有限个孤立不稳定平衡点的大多已知系统不同,本系统存在无穷多个稳定和不稳定平衡点,研究发现该系统存在着极限环、混沌、超混沌等丰富的复杂行为,通过进一步数值分析和电路仿真实验,证实了超混沌吸引子的存在,从而解决了关于四维忆阻电路是否存在超混沌的疑问。     

Dichotomy of nonlinear systems: Application to chaos control of nonlinear electronic circuit

In this Letter a new method of chaos control for Chua's circuit and the modified canonical Chua's electrical circuit is proposed by using the results of dichotomy in nonlinear systems. A linear feedback control based on linear matrix inequality (LMI) is given such that chaos oscillation or hyperchaos phenomenon of circuit systems injected control signal disappear. Numerical simulations are presented to illustrate the efficiency of the proposed method.     

负参数空间分数阶Chua系统的动力学行为及实验验证

Chua系统展现出丰富的动力学行为,易于电路实现,因而成为混沌研究的经典范例.然而,现有针对Chua系统的研究大都局限于系统的正参数空间.基于分数阶的时域求解法,研究了分数阶Chua系统在负参数空间下的动力学行为.采用分数阶稳定性理论分析了系统平衡点的稳定性,用分岔图、最大李雅普诺夫指数研究了系统控制参数和阶次变化时系统的动力学行为.为了实验验证系统的动力学行为,采用运放、电阻、电容等模拟器件实现了负参数空间下的分数阶Chua系统,实验结果与数值仿真结果完全一致.该研究成果对进一步完善Chua系统,推动Chua系统在混沌中的应用具有参考价值.     

非制冷红外探测器读出电路的非均匀性研究

对于长线列的非制冷红外探测器组件, 不同探测元之间的非均匀性是衡量电路设计的关键指标. 为了实现长线列非制冷红外探测器的高性能读出, 本文设计了一种基于电流镜方式的非制冷红外探测器160线列读出电路, 电路由电流镜输入模块、电容负反馈互导放大器模块及相关双采样输出模块组成. 电路采用0.5 μm工艺制作完成. 通过合理设置电路中MOS管的参数和布局电流镜版图, 电路的非均匀性有了明显地改善. 通过测试, 电路的非均匀性小于1%, 器件总功耗约为100 mW, 并具有良好的低噪声特性, 输出噪声小于1 mV, 输出摆幅大于2 V. 该电路与160线列非制冷红外探测器互连后, 能较好地完成红外信号的读出, 在积分时间为20 μups的情况下, 器件的响应为0.294 mV/Ω, 整体性能良好. 该电路的研制对超长线列的非制冷红外冷探测器读出电路研制奠定了重要的技术基础.     

两时间尺度下非光滑广义蔡氏电路系统的簇发振荡机理

通过引入周期变化的电流源并选择适当参数, 使得周期激励频率与系统固有频率之间存在量级差距, 建立了两时间尺度即快慢耦合非光滑广义蔡氏电路模型. 基于相应的广义自治系统, 考察了其不同区域中的平衡态及其稳定性, 得到了不同分岔行为及其相应的临界条件. 同时, 利用广义Clarke导数得到的广义Jacobian矩阵, 探讨了系统轨迹穿越非光滑分界面时的各种非常规分岔模式, 进而结合广义相图, 深入分析了Fold/Fold周期簇发振荡以及Fold/Hopf周期簇 发振荡两种典型的周期簇发行为及其相应的分岔机制. 关键词： 非光滑 广义蔡氏电路 两时间尺度 分岔机制     

分数阶Lorenz系统的分析及电路实现

频域传递函数近似方法不仅是常用的 分数阶混沌系统相轨迹的数值分析方法之一, 而且也是设计分数阶混沌系统电路的主要方法. 应用该方法首先研究了分数阶Lorenz系统的混沌特性, 通过对Lyapunov指数图、分岔图和数值仿真分析, 发现了其较为丰富的动态特性, 即当分数阶次从0.7到0.9以步长0.1变化时, 该分数阶Lorenz系统既存在混沌特性, 又存在周期特性, 从数值分析上说明了在更低维的Lorenz系统中存在着混沌现象. 然后又基于该方法和整数阶混沌电路的设计方法, 设计了一个模拟电路实现了该分数阶Lorenz系统, 电路中的电阻和电容等数值是由系统参数和频域传递函数近似确定的. 通过示波器观测到了该分数阶Lorenz系统的混沌吸引子和周期吸引子的相轨迹图, 这些电路实验结果与数值仿真分析是一致的, 进一步从物理实现上说明了其混沌特性. 关键词： 分数阶系统 Lorenz系统 分岔分析 电路实现     

Experimental evidence of enhancement in the anticipation time by cascading

We have studied and verified experimentally the enhancement in the anticipation time by cascading Chua's circuits. The experiments have been carried out in a one dimensional array of Chua's circuits (2 to 8) coupled unidirectionally, such that each one acts as a master for the next one. By doing so, it has been observed that the anticipation time increases with an increase in the array size. Moreover, the numerical simulations of an array of eighty Chua's circuits verify the experimental observations.