一種混沌振蕩器及電流處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)施方式提供一種混沌振蕩器及電流處理方法，其中，所述混沌振蕩器包括預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元依次級(jí)聯(lián)并構(gòu)成封閉回路，所述混沌延時(shí)單元包括乘法器電路、第一分支電路、第二分支電路以及吸引盆電路。本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種混沌振蕩器及電流處理方法，符合能夠集成、具備高速率的混沌振蕩器的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種混沌振蕩器及電流處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實(shí)施方式涉及振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混沌振蕩器及電流處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混沌是一種貌似無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，在確定性的非線性系統(tǒng)中，不需要增加其它外界隨機(jī)因素，就可以出現(xiàn)類(lèi)似隨機(jī)的行為，混沌的最大特點(diǎn)就是系統(tǒng)的演化對(duì)初始條件十分的敏感，從這個(gè)意義講，系統(tǒng)的未來(lái)行為是不可預(yù)測(cè)的。
[0003]對(duì)于混沌振蕩器的研究，國(guó)內(nèi)這方面的文獻(xiàn)尚不多見(jiàn)，主要是對(duì)蔡氏振蕩器的研究。國(guó)外對(duì)這方面的研究取得了許多成果，根據(jù)使用的元件，主要有簡(jiǎn)單的RC混沌振蕩器、用電流反饋放大器實(shí)現(xiàn)的混沌振蕩器、用運(yùn)算跨導(dǎo)放大器實(shí)現(xiàn)的混沌振蕩器和用第一代電流傳輸器實(shí)現(xiàn)的混沌振蕩器和用頻變負(fù)電阻實(shí)現(xiàn)的混沌振蕩器等。根據(jù)混沌振蕩器產(chǎn)生的渦卷吸引子的多少，可分成單渦卷吸引子混沌與多渦卷吸引子混沌。
[0004]其中，蔡氏混沌電路由線性電感、線性與非線性電阻以及線性電容組成的三階自治動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，非線性電阻呈現(xiàn)分段型函數(shù)特點(diǎn)，電感L與電容C組成典型的LC振蕩電路原型，電阻R(蔡氏二極管)與電容C構(gòu)成RC濾波電路，它們通過(guò)一個(gè)電阻R緊密配合通過(guò)五個(gè)元器件就可以產(chǎn)生復(fù)雜的混沌現(xiàn)象的非線性電路。蔡氏電路在分立元件實(shí)現(xiàn)較為普遍，受電感器件類(lèi)型及電容容值的限制，蔡氏電路在片上集成領(lǐng)域較少。
[0005]頻變負(fù)電阻實(shí)現(xiàn)的混沌振蕩，由運(yùn)算放大器構(gòu)成的通用阻抗變換器(GIC)的原理圖如圖1所示，其中UlA和U2A為運(yùn)算放大器，Zin為電路的輸入阻抗。根據(jù)理想放大器的“虛短和虛斷”的原理，電路的輸入阻抗為:Zin= (Z1*Z3*Z5)/(Z2*Z4)。
[0006]對(duì)于通用阻抗變換器，可以選擇Zl和Z5是電容，Z2，Z3和Z4是電阻，最終可以得到Zin(jco)=-l/(D?2)，由此可見(jiàn)，輸入阻抗是與頻率相關(guān)的負(fù)電阻，故稱頻變負(fù)電阻(frequency-dependent negative resistance，F(xiàn)NDR)。
[0007]由于roNR為一個(gè)等效的頻變負(fù)電阻，從能量的角度看，可以為L(zhǎng)C諧振外供能量，但實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，電容容值基本在nF量級(jí)，而電感感值也在mH量級(jí)，電阻大概為Κ( Ω )級(jí)，最終混沌振蕩器的輸出信號(hào)頻譜在lO'OHz?1(Γ4Ηζ，可以看出不論是電感的難以集成，還是電容的容值大小，以及混沌信號(hào)的頻譜都不符合集成、高速率的混沌振蕩器的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施方式的目的在于提供一種混沌振蕩器及電流處理方法，以符合能夠集成、具備高速率的混沌振蕩器的要求。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種混沌振蕩器，包括預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的混純延時(shí)單元依次級(jí)聯(lián)并構(gòu)成封閉回路，所述混純延時(shí)單元包括乘法器電路、第一分支電路(ΚΙ，Κ2)、第二分支電路(Κ3)以及吸引盆電路，所述乘法器電路的輸入端引入輸入電流，以將所述輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，所述乘法器電路的第一輸出端與所述第一分支電路的輸入端相連，所述乘法器電路的第二輸出端與所述第二分支電路的輸入端相連;所述第一輸出端和所述第二輸出端均引入?yún)⒖茧娏?，以將放大后的輸入電流與所述參考電流進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果從所述第一輸出端或者所述第二輸出端輸出所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流，所述第一分支電路和所述第二分支電路的輸出端均與所述吸引盆電路的輸入端相連，以確保所述差值電流的電流走向均為輸出方向，并將改變電流走向后的差值電流輸入所述吸引盆電路中，所述吸引盆電路將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。
[0010]進(jìn)一步地，所述乘法器電路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管以及第三場(chǎng)效應(yīng)管；其中，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極分別與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相短接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管以及第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引入所述輸入電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均引入所述參考電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第一分支電路的輸入端相連，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第二分支電路的輸入端相連。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一分支電路中包括串聯(lián)的第一鏡像電流源電路和第二鏡像電流源電路，其中，所述第一鏡像電流源電路和所述第二鏡像電流源電路均包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一鏡像電流源電路的輸入端與所述第一輸出端相連，所述第二鏡像電流源電路的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。
[0012]進(jìn)一步地，所述第二鏡像電流源電路中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管為P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一鏡像電流源電路中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管為N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。
[0013]進(jìn)一步地，所述第二分支電路中包括第三鏡像電流源電路，所述第三鏡像電流源電路中包括兩個(gè)P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第三鏡像電流源電路的輸出端與所述第二輸出端相連，所述第三鏡像電流源電路的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。
[0014]進(jìn)一步地，所述吸引盆電路中包括比較電路、第四鏡像電流源電路以及第五鏡像電流源電路，其中，所述比較電路包括第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極分別與所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相短接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第一分支電路的輸出端以及所述第二分支電路的輸出端相連，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引入所述判據(jù)電流，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第四鏡像電流源電路相連，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第五鏡像電流源電路相連，所述第五鏡像電流源電路的輸出端引出所述輸出電流。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種應(yīng)用于上述混沌振蕩器中的電流處理方法，所述方法包括:利用乘法器電路將輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，得到放大后的輸入電流;將所述放大后的輸入電流與預(yù)設(shè)參考電流進(jìn)行比較，并通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中的一條支路;差值電流通過(guò)所述第一分支電路或者所述第二分支電路的一條支路以同一方向輸入吸引盆電路中；所述吸引盆電路將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。
[0016]進(jìn)一步地，所述根據(jù)比較結(jié)果通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中具體包括:當(dāng)所述放大后的輸入電流小于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述預(yù)設(shè)參考電流與所述放大后的輸入電流之間的第一差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端輸出至第一分支電路中；當(dāng)所述放大后的輸入電流大于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述放大后的輸入電流與所述預(yù)設(shè)參考電流之間的第二差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第二輸出端輸出至第二分支電路中。
[0017]進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)為大于1.414并且小于2。
[0018]進(jìn)一步地，從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流具體包括:當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述改變電流走向后的差值電流；當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流大于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0021 ]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中頻變負(fù)電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種混沌振蕩器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為所述混沌延時(shí)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明提供的混沌振蕩器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5為本發(fā)明中混沌延時(shí)單元輸出電流與輸入電流的關(guān)系圖；
[0026]圖6為本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種應(yīng)用于上述混沌振蕩器中的電流處理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0028]在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0029]請(qǐng)參閱圖2。圖2為本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種混沌振蕩器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。從圖2中可以看出，本實(shí)施方式中的混沌振蕩器可以包括預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元依次級(jí)聯(lián)并構(gòu)成封閉回路。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，所述混沌延時(shí)單元的個(gè)數(shù)可以為偶數(shù)，也可以為奇數(shù)，本實(shí)施方式對(duì)此并不做限定。在所述混沌振蕩器中，每個(gè)混沌延時(shí)單元的輸入端引入的電流均可以是另一個(gè)混沌延時(shí)單元的輸出端輸出的電流，這樣，在該混沌振蕩器中，并不需要外部提供的具有特定頻率的時(shí)鐘，而是可以利用封閉回路中的噪聲電流開(kāi)始自發(fā)振蕩，通過(guò)多次迭代，最終可以輸出隨機(jī)的電流。
[0030]在本實(shí)施方式中，每級(jí)混沌延時(shí)單元的混沌映射均相同，均可以通過(guò)分段線性函數(shù)映射來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體地，請(qǐng)參閱圖3。圖3為所述混沌延時(shí)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述混沌延時(shí)單元可以包括乘法器電路、第一分支電路、第二分支電路以及吸引盆電路，所述乘法器電路的輸入端引入輸入電流，所述輸入電流可以是混沌振蕩器起振時(shí)外部提供的一個(gè)初始電流，也可以是封閉回路中的噪聲電流。
[0031]在本實(shí)施方式中，所述乘法器電路可以將所述輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，具體地，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)可以為大于1.414并且小于2，例如，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)可以為15:8。這樣，假設(shè)輸入電流為I in，那么而經(jīng)過(guò)放大的電流便可以為15/8*I in。
[0032]在本實(shí)施方式中，所述乘法器電路可以具備第一輸出端和第二輸出端，其中，所述第一輸出端可以與所述第一分支電路的輸入端相連，所述第二輸出端可以與所述第二分支電路的輸入端相連。在本實(shí)施方式中，所述第一輸出端和所述第二輸出端均可以引入?yún)⒖茧娏?，所述參考電流的作用可以是將放大后的輸入電流與所述參考電流進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果從所述第一輸出端或者所述第二輸出端輸出所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流。具體地，當(dāng)所述放大后的輸入電流小于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述預(yù)設(shè)參考電流與所述放大后的輸入電流之間的第一差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端輸出至第一分支電路中。例如，假設(shè)所述參考電流可以用Iref來(lái)表示，所述放大后的輸入電流可以用15/8*Iin來(lái)表示，那么當(dāng)15/8*Iin小于Iref時(shí)，則可以用Iref減去15/8*Iin，以得到所述預(yù)設(shè)參考電流與所述放大后的輸入電流之間的第一差值電流Iref-15/8*I in，該第一差值電流可以通過(guò)所述第一輸出端輸出至第一分支電路中。
[0033]相反地，當(dāng)所述放大后的輸入電流大于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，可以將所述放大后的輸入電流與所述預(yù)設(shè)參考電流之間的第二差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第二輸出端輸出至第二分支電路中。例如，當(dāng)15/8*Iin大于Iref時(shí)，則可以用15/8*Iin減去Iref，以得到所述放大后的輸入電流與所述預(yù)設(shè)參考電流之間的第二差值電流15/8*Iin-1ref，該第二差值電流可以通過(guò)所述第二輸出端輸出至第二分支電路中。
[0034]請(qǐng)參閱圖4。圖4為本發(fā)明提供的混沌振蕩器的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，在本發(fā)明一實(shí)施方式中，所述乘法器電路可以包括第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2以及第三場(chǎng)效應(yīng)管M3，其中，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極分別與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極與柵極相短接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2以及第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極均接地，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的漏極引入所述輸入電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極均引入所述參考電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極與所述第一分支電路的輸入端相連，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極與所述第二分支電路的輸入端相連。
[0035]在本實(shí)施方式中，Ml、M2以及M3之間的比例可以為8:15:15，這樣，無(wú)論是經(jīng)過(guò)M2還是M3之后，輸入電流Iin均可以被放大15/8倍。放大后的電流可以與參考電流Iref進(jìn)行比較，當(dāng)所述參考電流較大時(shí)，可以通過(guò)M2的漏極將所述第一差值電流輸入第一分支電路中；當(dāng)所述放大后的電流較大時(shí)，可以通過(guò)M3的漏極將所述第二差值電流輸入第二分支電路中。
[0036]在本實(shí)施方式中，所述第一分支電路和所述第二分支電路的輸出端均與所述吸引盆電路的輸入端相連，并將改變電流走向后的差值電流輸入所述吸引盆電路中。在本實(shí)施方式中，為了保證各個(gè)電路之間傳輸?shù)碾娏鞣较蚓恢?，例如均是從上到下，那么需要在M2和M3的漏極之后連接第一分支電路或者第二分支電路，以改變差值電流的電流走向，使所述差值電流的電流走向符合后續(xù)吸引盆電路引入電流的方向。具體地，請(qǐng)參閱圖4，在本發(fā)明一實(shí)施方式中，所述第一分支電路中可以包括串聯(lián)的第一鏡像電流源電路Kl和第二鏡像電流源電路K2，其中，所述第一鏡像電流源電路Kl和所述第二鏡像電流源電路K2均包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一鏡像電流源電路Kl的輸入端與所述第一輸出端相連，所述第二鏡像電流源電路K2的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。在本實(shí)施方式中，所述第一鏡像電流源電路Kl中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管可以均為N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第二鏡像電流源電路K2中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管均可以為P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。這樣，通過(guò)不同類(lèi)型的兩組場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的兩個(gè)鏡像電流源電路，從而可以改變M2的漏極輸出的差值電流的電流走向，從而使得改變電流走向之后的差值電流能夠正常引入吸引盆電路的輸入端。
[0037]同樣地，在本實(shí)施方式中，所述第二分支電路中可以包括第三鏡像電流源電路K3，所述第三鏡像電流源電路K3中可以包括兩個(gè)P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第三鏡像電流源電路K3的輸出端與所述第二輸出端相連，所述第三鏡像電流源電路K3的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。這樣，通過(guò)所述第三鏡像電流源電路K3，可以改變M3的漏極輸出的差值電流的電流走向，從而使得改變電流走向之后的差值電流能夠正常引入吸引盆電路的輸入端。
[0038]在本實(shí)施方式中，所述吸引盆電路接收到改變電流走向的差值電流之后，可以將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。具體地，請(qǐng)參閱圖4。在本實(shí)施方式中，所述吸引盆電路中可以包括比較電路、第四鏡像電流源電路K4以及第五鏡像電流源電路K5，其中，所述比較電路包括第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)管M5以及第六場(chǎng)效應(yīng)管M6，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極分別與所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極以及所述第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的柵極相連，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極與柵極相短接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)管M5以及第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的源極均接地，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極與所述第一分支電路的輸出端以及所述第二分支電路的輸出端相連，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極引入所述判據(jù)電流Ib，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極與所述第四鏡像電流源電路K4相連，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管M6的漏極與所述第五鏡像電流源電路K5相連，所述第五鏡像電流源電路K5的輸出端引出所述輸出電流。
[0039]在本實(shí)施方式中，所述吸引盆電路中的所述判據(jù)電流可以作為閾值電流，將所述輸出電流的電流值控制在所述判據(jù)電流的電流值之下。具體地，當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，可以從M6的漏極輸出所述改變電流走向后的差值電流。由于通過(guò)該混沌延時(shí)單元輸出的輸出電流最終需要作為另一個(gè)混沌延時(shí)單元的輸入電流，因此，該混純延時(shí)單元的輸出電流的電流走向也需要進(jìn)行修正，以使得輸出電流的電流走向能夠符合下一個(gè)混純延時(shí)單元的輸入電流的電流走向。具體地，在本實(shí)施方式中，通過(guò)M6的漏極輸出的電流可以通過(guò)第五鏡像電流源電路K5進(jìn)行電流走向修正之后，作為輸出電流輸出至下一個(gè)混沌延時(shí)單元中。
[0040]此外，當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流大于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，可以無(wú)視所述改變電流走向后的差值電流，而是將所述判據(jù)電流Ib從M5的漏極輸出至第四鏡像電流源電路K4中，這樣，K4可以對(duì)所述判據(jù)電流的電流走向進(jìn)行修正，以使得所述判據(jù)電流的電流走向能夠符合下一個(gè)混純延時(shí)單元的輸入電流的電流走向。需要說(shuō)明的是，由于K4和K5采用場(chǎng)效應(yīng)管以及電路結(jié)構(gòu)均一致，因此從K4輸出的判據(jù)電流再次經(jīng)過(guò)K5時(shí)，并不會(huì)再次改變電流的走向，而是維持K4輸出的電流走向。
[0041]這樣，通過(guò)吸引盆電路，可以將輸出電流的電流值限定在小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的電流值。
[0042]請(qǐng)參閱圖5。圖5為本發(fā)明中混沌延時(shí)單元輸出電流與輸入電流的關(guān)系圖。從圖5中可以看出，在輸入電流小于參考電流時(shí)，隨著輸入電流的不斷增大，差值電流則會(huì)不斷減小，因此導(dǎo)致輸出電流會(huì)不斷減??；在輸入電流大于參考電流時(shí)，隨著輸入電流的不斷增大，差值電流則會(huì)不斷增大，因此輸出電流則會(huì)不斷增大。但是當(dāng)差值電流達(dá)到判據(jù)電流的大小時(shí)，輸出電流則會(huì)維持在判據(jù)電流的大小，而不會(huì)繼續(xù)增大。
[0043]由上可見(jiàn)，本發(fā)明提供的一種混沌振蕩器，將多級(jí)混沌延時(shí)單元首尾串聯(lián)在一個(gè)封閉回路中，并且通過(guò)判據(jù)電流對(duì)每級(jí)混沌延時(shí)單元的輸出電流進(jìn)行限定，從而導(dǎo)致每級(jí)混沌延時(shí)單元的輸入電流可以不等于輸出電流，從而導(dǎo)致每級(jí)混沌延時(shí)單元均具備初值敏感性，因此該混沌振蕩器一旦振蕩，就會(huì)出現(xiàn)非周期現(xiàn)象，從而可以將該電路視為一個(gè)時(shí)變電路。由于各個(gè)混沌延時(shí)單元的初值敏感性，使得后續(xù)經(jīng)過(guò)任意時(shí)刻都不會(huì)重復(fù)發(fā)生，可以將這種非周期現(xiàn)象視為隨機(jī)。另外由于這種振蕩完全取決于場(chǎng)效應(yīng)管的各級(jí)環(huán)路的延時(shí)與隨機(jī)電流的充放電速度，與經(jīng)典的周期振蕩器預(yù)測(cè)周期值相比較，難以估計(jì)其穩(wěn)定周期，但可以確定的是，封閉回路內(nèi)部的充放電流的速度很快，能夠符合高速率的要求。此外，本發(fā)明的混沌延時(shí)單元中各個(gè)電路均可以在片上集成，因此具備能夠集成的要求。
[0044]本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種應(yīng)用于上述混沌振蕩器中的電流處理方法。圖6為本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種應(yīng)用于上述混沌振蕩器中的電流處理方法流程圖。雖然下文描述流程包括以特定順序出現(xiàn)的多個(gè)操作，但是應(yīng)該清楚了解，這些過(guò)程可以包括更多或更少的操作，這些操作可以順序執(zhí)行或并行執(zhí)行(例如使用并行處理器或多線程環(huán)境)。如圖6所示，所述方法可以包括:
[0045]步驟S1:利用乘法器電路將輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，得到放大后的輸入電流；
[0046]步驟S2:將所述放大后的輸入電流與預(yù)設(shè)參考電流進(jìn)行比較，并通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中的一條支路；
[0047]步驟S3:差值電流通過(guò)所述第一分支電路或者所述第二分支電路的一條支路以同一方向輸入吸引盆電路中；
[0048]步驟S4:所述吸引盆電路將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。
[0049]在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述根據(jù)比較結(jié)果通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中具體包括:
[0050]當(dāng)所述放大后的輸入電流小于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述預(yù)設(shè)參考電流與所述放大后的輸入電流之間的第一差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端輸出至第一分支電路中；
[0051]當(dāng)所述放大后的輸入電流大于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述放大后的輸入電流與所述預(yù)設(shè)參考電流之間的第二差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第二輸出端輸出至第二分支電路中。
[0052]在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)為大于1.414并且小于2。
[0053]在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流具體包括:
[0054]當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述改變電流走向后的差值電流；
[0055]當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流大于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流。
[0056]需要說(shuō)明的是，上述各個(gè)方法步驟的具體實(shí)現(xiàn)方式均與混沌振蕩器的實(shí)施方式中的描述一致，這里便不再贅述。
[0057]由以上本發(fā)明實(shí)施方式可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)將多個(gè)混沌延時(shí)單元依次級(jí)聯(lián)并構(gòu)成封閉回路，從而可以在不需要外部提供特定頻率的時(shí)鐘的情況下能夠自發(fā)振蕩。同時(shí)，混沌延時(shí)單元的初值敏感性決定了電流的漲落時(shí)間間隔并不會(huì)穩(wěn)定周期化，該時(shí)間間隔決定于單個(gè)混沌延時(shí)單元的時(shí)延及內(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)上充放電的時(shí)間常數(shù)，由于本發(fā)明電路內(nèi)部的充放電流的速度很快，所以隨機(jī)性更高，隨機(jī)信息產(chǎn)生的速度更快，符合高速率的要求。此外，本發(fā)明的混沌延時(shí)單元中各個(gè)電路均可以在片上集成，因此具備能夠集成的要求。
[0058]通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到各實(shí)施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過(guò)硬件?；谶@樣的理解，上述技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤(pán)等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。
[0059]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混沌振蕩器，包括預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元，所述預(yù)設(shè)數(shù)量的混沌延時(shí)單元依次級(jí)聯(lián)并構(gòu)成封閉回路，其特征在于，所述混沌延時(shí)單元包括乘法器電路、第一分支電路(ΚΙ，K2)、第二分支電路(K3)以及吸引盆電路； 所述乘法器電路的輸入端引入輸入電流，以將所述輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，所述乘法器電路的第一輸出端與所述第一分支電路的輸入端相連，所述乘法器電路的第二輸出端與所述第二分支電路的輸入端相連;所述第一輸出端和所述第二輸出端均引入?yún)⒖茧娏?，以將放大后的輸入電流與所述參考電流進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果從所述第一輸出端或者所述第二輸出端輸出所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流，所述第一分支電路和所述第二分支電路的輸出端均與所述吸引盆電路的輸入端相連，以確保所述差值電流的電流走向均為輸出方向，并將改變電流走向后的差值電流輸入所述吸引盆電路中，所述吸引盆電路將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混沌振蕩器，其特征在于，所述乘法器電路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管以及第三場(chǎng)效應(yīng)管;其中， 所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極分別與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相短接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管以及第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引入所述輸入電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極以及所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極均引入所述參考電流，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第一分支電路的輸入端相連，所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第二分支電路的輸入端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混沌振蕩器，其特征在于，所述第一分支電路中包括串聯(lián)的第一鏡像電流源電路和第二鏡像電流源電路，其中，所述第一鏡像電流源電路和所述第二鏡像電流源電路均包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一鏡像電流源電路的輸入端與所述第一輸出端相連，所述第二鏡像電流源電路的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混沌振蕩器，其特征在于，所述第二鏡像電流源電路中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管為P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一鏡像電流源電路中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管為N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混沌振蕩器，其特征在于，所述第二分支電路中包括第三鏡像電流源電路，所述第三鏡像電流源電路中包括兩個(gè)P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，所述第三鏡像電流源電路的輸出端與所述第二輸出端相連，所述第三鏡像電流源電路的輸出端與所述吸引盆電路的輸入端相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混沌振蕩器，其特征在于，所述吸引盆電路中包括比較電路、第四鏡像電流源電路以及第五鏡像電流源電路，其中，所述比較電路包括第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的柵極分別與所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的柵極以及所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相短接，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管、第五場(chǎng)效應(yīng)管以及第六場(chǎng)效應(yīng)管的源極均接地，所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第一分支電路的輸出端以及所述第二分支電路的輸出端相連，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極引入所述判據(jù)電流，所述第五場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第四鏡像電流源電路相連，所述第六場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第五鏡像電流源電路相連，所述第五鏡像電流源電路的輸出端引出所述輸出電流。7.—種應(yīng)用于如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的混沌振蕩器中的電流處理方法，其特征在于，包括: 利用乘法器電路將輸入電流按照預(yù)設(shè)倍數(shù)進(jìn)行放大，得到放大后的輸入電流； 將所述放大后的輸入電流與預(yù)設(shè)參考電流進(jìn)行比較，并通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中的一條支路； 差值電流通過(guò)所述第一分支電路或者所述第二分支電路的一條支路以同一方向輸入吸引盆電路中； 所述吸引盆電路將所述改變電流走向后的差值電流與預(yù)設(shè)判據(jù)電流進(jìn)行比較，并從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)比較結(jié)果通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端或者第二輸出端將所述放大后的輸入電流與所述參考電流之間的差值電流輸出至第一分支電路或者第二分支電路中具體包括: 當(dāng)所述放大后的輸入電流小于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述預(yù)設(shè)參考電流與所述放大后的輸入電流之間的第一差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第一輸出端輸出至第一分支電路中； 當(dāng)所述放大后的輸入電流大于所述預(yù)設(shè)參考電流時(shí)，將所述放大后的輸入電流與所述預(yù)設(shè)參考電流之間的第二差值電流通過(guò)所述乘法器電路的第二輸出端輸出至第二分支電路中。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)倍數(shù)為大于1.414并且小于2。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，從所述吸引盆電路的輸出端輸出小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流的輸出電流具體包括: 當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流小于或者等于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述改變電流走向后的差值電流； 當(dāng)所述改變電流走向后的差值電流大于所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流時(shí)，從所述吸引盆電路的輸出端輸出所述預(yù)設(shè)判據(jù)電流。
【文檔編號(hào)】H03B5/12GK106067763SQ201610461182
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日 公開(kāi)號(hào)201610461182.1, CN 106067763 A, CN 106067763A, CN 201610461182, CN-A-106067763, CN106067763 A, CN106067763A, CN201610461182, CN201610461182.1
【發(fā)明人】耿靖斌, 丁玲, 孔陽(yáng)陽(yáng), 龔宗躍
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