本實(shí)用新型涉及一種十一維三次混沌模擬電路,屬于混沌信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
混沌理論是20世紀(jì)著名的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一,混沌信號(hào)因其初值敏感、內(nèi)在隨機(jī)性和類似噪聲的寬功率譜密度等特征被廣大研究者們應(yīng)用到信息安全、保密通信、圖像數(shù)據(jù)壓縮和信息高速檢索、模式識(shí)別和故障診斷等領(lǐng)域的研究中。近年來對(duì)低維混沌系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展,但對(duì)高維混沌系統(tǒng)的研究還比較少,而且低維混沌系統(tǒng)一般存在著抗破譯能力差、安全性低、保密性較差、精度低等問題。因此,研究高維混沌系統(tǒng)具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,本文特提出一種高維混沌模擬電路,相對(duì)于低維混沌系統(tǒng),此高維混沌系統(tǒng)維數(shù)更高,多個(gè)系統(tǒng)變量以及多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)使得密鑰空間更大,產(chǎn)生的混沌信號(hào)更復(fù)雜,系統(tǒng)的抗破譯能力更強(qiáng),更加適合于加密系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型提出一種全新的十一維三次混沌系統(tǒng)以及其模擬電路,以解決現(xiàn)有低維混沌系統(tǒng)一般存在抗破譯能力差、安全性低、保密性較差等問題。
本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
1、一種十一維三次混沌模擬電路,其特征在于,該電路由十一個(gè)通道電路組成:
第一通道電路由乘法器A1、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U1和電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U2和電阻R5及電容C1組成,反相器由運(yùn)算放大器U3和電阻R6及電阻R7組成;
第二通道電路由乘法器A2、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U4和電阻R8、電阻R9、電阻R10及電阻R11組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U5和電阻R12及電容C2組成,反相器由運(yùn)算放大器U6和電阻R13及電阻R14組成;
第三通道電路由乘法器A3、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U7和電阻R15、電阻R16、電阻R17及電阻R18組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U8和電阻R19及電容C3組成,反相器由運(yùn)算放大器U9和電阻R20及電阻R21組成;
第四通道電路由乘法器A4、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U10和電阻R22、電阻R23、電阻R24及電阻R25組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U11和電阻R26及電容C4組成,反相器由運(yùn)算放大器U12和電阻R27及電阻R28組成;
第五通道電路由乘法器A5、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U13和電阻R29、電阻R30、電阻R31及電阻R32組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U14和電阻R33及電容C5組成,反相器由運(yùn)算放大器U15和電阻R34及電阻R35組成;
第六通道電路由乘法器A6、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U16和電阻R36、電阻R37、電阻R38及電阻R39組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U17和電阻R40及電容C6組成,反相器由運(yùn)算放大器U18和電阻R41及電阻R42組成;
第七通道電路由乘法器A7、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U19和電阻R43、電阻R44、電阻R45及電阻R46組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U20和電阻R47及電容C7組成,反相器由運(yùn)算放大器U21和電阻R48及電阻R49組成;
第八通道電路由乘法器A8、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U22和電阻R50、電阻R51、電阻R52及電阻R53組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U23和電阻R54及電容C8組成,反相器由運(yùn)算放大器U24和電阻R55及電阻R56組成;
第九通道電路由乘法器A9、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U25和電阻R57、電阻R58、電阻R59及電阻R60組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U26和電阻R61及電容C9組成,反相器由運(yùn)算放大器U27和電阻R62及電阻R63組成;
第十通道電路由乘法器A10、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U28和電阻R64、電阻R65、電阻R66及電阻R67組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U29和電阻R68及電容C10組成,反相器由運(yùn)算放大器U30和電阻R69及電阻R70組成;
第十一通道電路由乘法器A11、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U31和電阻R71、電阻R72、電阻R73及電阻R74組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U32和電阻R75及電容C11組成,反相器由運(yùn)算放大器U33和電阻R76及電阻R77組成;
第一通道電路中,乘法器A1的輸出端連接電阻R1的一端,電阻R1的另一端、電阻R2的一端、電阻R3的一端和電阻R4的一端均連接運(yùn)算放大器U1的反相輸入端,運(yùn)算放大器U1的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U1的輸出端連接電阻R4的另一端,運(yùn)算放大器U1的輸出端還連接電阻R5的一端,電阻R5的另一端和電容C1的一端均連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端,運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U2的輸出端連接電容C1的另一端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接乘法器A2的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接乘法器A4的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接電阻R6的一端,電阻R6的另一端和電阻R7的一端均連接運(yùn)算放大器U3的反相輸入端,運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U3的輸出端連接電阻R7的另一端,運(yùn)算放大器U3的輸出端還連接乘法器A3的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U3的輸出端還連接電阻R3的另一端;
第二通道電路中,乘法器A2的輸出端連接電阻R8的一端,電阻R8的另一端、電阻R9的一端、電阻R10的一端和電阻R11的一端均連接運(yùn)算放大器U4的反相輸入端,運(yùn)算放大器U4的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U4的輸出端連接電阻R11的另一端,運(yùn)算放大器U4的輸出端還連接電阻R12的一端,電阻R12的另一端和電容C2的一端均連接運(yùn)算放大器U5的反相輸入端,運(yùn)算放大器U5的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U5的輸出端連接電容C2的另一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R10的另一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R16的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R37的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R65的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R72的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R13的一端,電阻R13的另一端和電阻R14的一端均連接運(yùn)算放大器U6的反相輸入端,運(yùn)算放大器U6的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U6的輸出端連接電阻R14的另一端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A3的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A4的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A5的一個(gè)輸入端;
第三通道電路中,乘法器A3的輸出端連接電阻R15的一端,電阻R15的另一端、電阻R16的另一端、電阻R17的一端和電阻R18的一端均連接運(yùn)算放大器U7的反相輸入端,運(yùn)算放大器U7的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U7的輸出端連接電阻R18的另一端,運(yùn)算放大器U7的輸出端還連接電阻R19的一端,電阻R19的另一端和電容C3的一端均連接運(yùn)算放大器U8的反相輸入端,運(yùn)算放大器U8的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U8的輸出端連接電容C3的另一端,運(yùn)算放大器U8的輸出端還連接乘法器A6的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U8的輸出端還連接電阻R20的一端,電阻R20的另一端和電阻R21的一端均連接運(yùn)算放大器U9的反相輸入端,運(yùn)算放大器U9的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U9的輸出端連接電阻R21的另一端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接乘法器A4的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接乘法器A5的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接電阻R17的另一端;
第四通道電路中,乘法器A4的輸出端連接電阻R22的一端,電阻R22的另一端、電阻R23的一端、電阻R24的一端和電阻R25的一端均連接運(yùn)算放大器U10的反相輸入端,運(yùn)算放大器U10的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U10的輸出端連接電阻R25的另一端,運(yùn)算放大器U10的輸出端還連接電阻R26的一端,電阻R26的另一端和電容C4的一端均連接運(yùn)算放大器U11的反相輸入端,運(yùn)算放大器U11的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U11的輸出端連接電容C4的另一端,運(yùn)算放大器U11的輸出端還連接電阻R27的一端,電阻R27的另一端和電阻R28的一端均連接運(yùn)算放大器U12的反相輸入端,運(yùn)算放大器U12的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U12的輸出端連接電阻R28的另一端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A5的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A6的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A7的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接電阻R24的另一端;
第五通道電路中,乘法器A5的輸出端連接電阻R29的一端,電阻R29的另一端、電阻R30的一端、電阻R31的一端和電阻R32的一端均連接運(yùn)算放大器U13的反相輸入端,運(yùn)算放大器U13的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U13的輸出端連接電阻R32的另一端,運(yùn)算放大器U13的輸出端還連接電阻R33的一端,電阻R33的另一端和電容C5的一端均連接運(yùn)算放大器U14的反相輸入端,運(yùn)算放大器U14的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U14的輸出端連接電容C5的另一端,運(yùn)算放大器U14的輸出端還連接乘法器A8的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U14的輸出端還連接電阻R34的一端,電阻R34的另一端和電阻R35的一端均連接運(yùn)算放大器U15的反相輸入端,運(yùn)算放大器U15的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U15的輸出端連接電阻R35的另一端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接乘法器A6的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接乘法器A7的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接電阻R9的另一端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接電阻R31的另一端;
第六通道電路中,乘法器A6的輸出端連接電阻R36的一端,電阻R36的另一端、電阻R37的另一端、電阻R38的一端和電阻R39的一端均連接運(yùn)算放大器U16的反相輸入端,運(yùn)算放大器U16的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U16的輸出端連接電阻R39的另一端,運(yùn)算放大器U16的輸出端還連接電阻R40的一端,電阻R40的另一端和電容C6的一端均連接運(yùn)算放大器U17的反相輸入端,運(yùn)算放大器U17的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U17的輸出端連接電容C6的另一端,運(yùn)算放大器U17的輸出端還連接電阻R41的一端,電阻R41的另一端和電阻R42的一端均連接運(yùn)算放大器U18的反相輸入端,運(yùn)算放大器U18的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U18的輸出端連接電阻R42的另一端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A7的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A8的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A9的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接電阻R38的另一端;
第七通道電路中,乘法器A7的輸出端連接電阻R43的一端,電阻R43的另一端、電阻R44的一端、電阻R45的一端和電阻R46的一端均連接運(yùn)算放大器U19的反相輸入端,運(yùn)算放大器U19的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U19的輸出端連接電阻R46的另一端,運(yùn)算放大器U19的輸出端還連接電阻R47的一端,電阻R47的另一端和電容C7的一端均連接運(yùn)算放大器U20的反相輸入端,運(yùn)算放大器U20的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U20的輸出端連接電容C7的另一端,運(yùn)算放大器U20的輸出端還連接乘法器A10的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U20的輸出端還連接電阻R48的一端,電阻R48的另一端和電阻R49的一端均連接運(yùn)算放大器U21的反相輸入端,運(yùn)算放大器U21的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U21的輸出端連接電阻R49的另一端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接乘法器A8的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接乘法器A9的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接電阻R45的另一端;
第八通道電路中,乘法器A8的輸出端連接電阻R50的一端,電阻R50的另一端、電阻R51的一端、電阻R52的一端和電阻R53的一端均連接運(yùn)算放大器U22的反相輸入端,運(yùn)算放大器U22的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U22的輸出端連接電阻R53的另一端,運(yùn)算放大器U22的輸出端還連接電阻R54的一端,電阻R54的另一端和電容C8的一端均連接運(yùn)算放大器U23的反相輸入端,運(yùn)算放大器U23的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U23的輸出端連接電容C8的另一端,運(yùn)算放大器U23的輸出端還連接電阻R55的一端,電阻R55的另一端和電阻R56的一端均連接運(yùn)算放大器U24的反相輸入端,運(yùn)算放大器U24的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U24的輸出端連接電阻R56的另一端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A9的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A10的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A11的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接電阻R52的另一端;
第九通道電路中,乘法器A9的輸出端連接電阻R57的一端,電阻R57的另一端、電阻R58的一端、電阻R59的一端和電阻R60的一端均連接運(yùn)算放大器U25的反相輸入端,運(yùn)算放大器U25的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U25的輸出端連接電阻R60的另一端,運(yùn)算放大器U25的輸出端還連接電阻R61的一端,電阻R61的另一端和電容C9的一端均連接運(yùn)算放大器U26的反相輸入端,運(yùn)算放大器U26的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U26的輸出端連接電容C9的另一端,運(yùn)算放大器U26的輸出端還連接電阻R62的一端,電阻R62的另一端和電阻R63的一端均連接運(yùn)算放大器U27的反相輸入端,運(yùn)算放大器U27的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U27的輸出端連接電阻R63的一端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A1的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A10的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A11的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接電阻R59的另一端;
第十通道電路中,乘法器A10的輸出端連接電阻R64的一端,電阻R64的另一端、電阻R65的另一端、電阻R66的一端和電阻R67的一端均連接運(yùn)算放大器U28的反相輸入端,運(yùn)算放大器U28的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U28的輸出端連接電阻R67的另一端,運(yùn)算放大器U28的輸出端還連接電阻R68的一端,電阻R68的另一端和電容C10的一端均連接運(yùn)算放大器U29的反相輸入端,運(yùn)算放大器U29的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U29的輸出端連接電容C10的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R2的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R30的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R44的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R58的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R69的一端,電阻R69的另一端和電阻R70的一端均連接運(yùn)算放大器U30的反相輸入端,運(yùn)算放大器U30的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U30的輸出端連接電阻R70的另一端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A1的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A2的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A11的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接電阻R66的另一端;
第十一通道電路中,乘法器A11的輸出端連接電阻R71的一端,電阻R71的另一端、電阻R72的另一端、電阻R73的一端和電阻R74的一端均連接運(yùn)算放大器U31的反相輸入端,運(yùn)算放大器U31的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U31的輸出端連接電阻R74的另一端,運(yùn)算放大器U31的輸出端還連接電阻R75的一端,電阻R75的另一端和電容C11的一端均連接運(yùn)算放大器U32的反相輸入端,運(yùn)算放大器U32的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U32的輸出端連接電容C11的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R23的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R51的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R76的一端,電阻R76的另一端和電阻R77的一端均連接運(yùn)算放大器U33的反相輸入端,運(yùn)算放大器U33的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U33的輸出端連接電阻R77的另一端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A1的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A2的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A3的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接電阻R73的另一端。
綜上所述,本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):混沌系統(tǒng)維數(shù)高,產(chǎn)生的混沌時(shí)間序列更加復(fù)雜,密匙空間更大,抗破譯能力更強(qiáng);系統(tǒng)電路模塊化,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、相似,參數(shù)容易計(jì)算,方便設(shè)計(jì)擴(kuò)展,可用于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)驗(yàn),也可將該系統(tǒng)應(yīng)用于保密通信以及混沌密碼學(xué)領(lǐng)域。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的電路圖;
圖2為數(shù)學(xué)模型(1)的Lyapunov指數(shù)圖,圖中,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示指數(shù)值;圖中的十一條曲線由上至下分別為L(zhǎng)E1、LE2、LE3、LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10,LE11表示十一個(gè)Lyapunov指數(shù)的值,橫坐標(biāo)下邊的由左至右的十一個(gè)數(shù)分別表示十一條曲線最后時(shí)刻的Lyapunov指數(shù)值的大?。?/p>
圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X1-X6相圖;
圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X2-X3相圖;
圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X2-X8相圖;
圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X3-X6相圖;
圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X4-X9相圖;
圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X6-X9相圖;
圖9為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X8-X10相圖;
圖10為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三的X10-X11相圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一:如圖1所示,下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
第一通道電路由乘法器A1、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U1和電阻R1、電阻R2、電阻R3及電阻R4組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U2和電阻R5及電容C1組成,反相器由運(yùn)算放大器U3和電阻R6及電阻R7組成;
第二通道電路由乘法器A2、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U4和電阻R8、電阻R9、電阻R10及電阻R11組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U5和電阻R12及電容C2組成,反相器由運(yùn)算放大器U6和電阻R13及電阻R14組成;
第三通道電路由乘法器A3、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U7和電阻R15、電阻R16、電阻R17及電阻R18組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U8和電阻R19及電容C3組成,反相器由運(yùn)算放大器U9和電阻R20及電阻R21組成;
第四通道電路由乘法器A4、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U10和電阻R22、電阻R23、電阻R24及電阻R25組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U11和電阻R26及電容C4組成,反相器由運(yùn)算放大器U12和電阻R27及電阻R28組成;
第五通道電路由乘法器A5、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U13和電阻R29、電阻R30、電阻R31及電阻R32組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U14和電阻R33及電容C5組成,反相器由運(yùn)算放大器U15和電阻R34及電阻R35組成;
第六通道電路由乘法器A6、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U16和電阻R36、電阻R37、電阻R38及電阻R39組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U17和電阻R40及電容C6組成,反相器由運(yùn)算放大器U18和電阻R41及電阻R42組成;
第七通道電路由乘法器A7、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U19和電阻R43、電阻R44、電阻R45及電阻R46組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U20和電阻R47及電容C7組成,反相器由運(yùn)算放大器U21和電阻R48及電阻R49組成;
第八通道電路由乘法器A8、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U22和電阻R50、電阻R51、電阻R52及電阻R53組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U23和電阻R54及電容C8組成,反相器由運(yùn)算放大器U24和電阻R55及電阻R56組成;
第九通道電路由乘法器A9、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U25和電阻R57、電阻R58、電阻R59及電阻R60組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U26和電阻R61及電容C9組成,反相器由運(yùn)算放大器U27和電阻R62及電阻R63組成;
第十通道電路由乘法器A10、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U28和電阻R64、電阻R65、電阻R66及電阻R67組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U29和電阻R68及電容C10組成,反相器由運(yùn)算放大器U30和電阻R69及電阻R70組成;
第十一通道電路由乘法器A11、反相加法比例運(yùn)算器、反相積分器和反相器組成,其中反相加法比例運(yùn)算器由運(yùn)算放大器U31和電阻R71、電阻R72、電阻R73及電阻R74組成,反相積分器由運(yùn)算放大器U32和電阻R75及電容C11組成,反相器由運(yùn)算放大器U33和電阻R76及電阻R77組成;
第一通道電路中,乘法器A1的輸出端連接電阻R1的一端,電阻R1的另一端、電阻R2的一端、電阻R3的一端和電阻R4的一端均連接運(yùn)算放大器U1的反相輸入端,運(yùn)算放大器U1的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U1的輸出端連接電阻R4的另一端,運(yùn)算放大器U1的輸出端還連接電阻R5的一端,電阻R5的另一端和電容C1的一端均連接運(yùn)算放大器U2的反相輸入端,運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U2的輸出端連接電容C1的另一端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接乘法器A2的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接乘法器A4的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U2的輸出端還連接電阻R6的一端,電阻R6的另一端和電阻R7的一端均連接運(yùn)算放大器U3的反相輸入端,運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U3的輸出端連接電阻R7的另一端,運(yùn)算放大器U3的輸出端還連接乘法器A3的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U3的輸出端還連接電阻R3的另一端;
第二通道電路中,乘法器A2的輸出端連接電阻R8的一端,電阻R8的另一端、電阻R9的一端、電阻R10的一端和電阻R11的一端均連接運(yùn)算放大器U4的反相輸入端,運(yùn)算放大器U4的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U4的輸出端連接電阻R11的另一端,運(yùn)算放大器U4的輸出端還連接電阻R12的一端,電阻R12的另一端和電容C2的一端均連接運(yùn)算放大器U5的反相輸入端,運(yùn)算放大器U5的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U5的輸出端連接電容C2的另一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R10的另一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R16的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R37的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R65的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R72的一端,運(yùn)算放大器U5的輸出端還連接電阻R13的一端,電阻R13的另一端和電阻R14的一端均連接運(yùn)算放大器U6的反相輸入端,運(yùn)算放大器U6的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U6的輸出端連接電阻R14的另一端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A3的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A4的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U6的輸出端還連接乘法器A5的一個(gè)輸入端;
第三通道電路中,乘法器A3的輸出端連接電阻R15的一端,電阻R15的另一端、電阻R16的另一端、電阻R17的一端和電阻R18的一端均連接運(yùn)算放大器U7的反相輸入端,運(yùn)算放大器U7的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U7的輸出端連接電阻R18的另一端,運(yùn)算放大器U7的輸出端還連接電阻R19的一端,電阻R19的另一端和電容C3的一端均連接運(yùn)算放大器U8的反相輸入端,運(yùn)算放大器U8的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U8的輸出端連接電容C3的另一端,運(yùn)算放大器U8的輸出端還連接乘法器A6的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U8的輸出端還連接電阻R20的一端,電阻R20的另一端和電阻R21的一端均連接運(yùn)算放大器U9的反相輸入端,運(yùn)算放大器U9的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U9的輸出端連接電阻R21的另一端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接乘法器A4的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接乘法器A5的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U9的輸出端還連接電阻R17的另一端;
第四通道電路中,乘法器A4的輸出端連接電阻R22的一端,電阻R22的另一端、電阻R23的一端、電阻R24的一端和電阻R25的一端均連接運(yùn)算放大器U10的反相輸入端,運(yùn)算放大器U10的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U10的輸出端連接電阻R25的另一端,運(yùn)算放大器U10的輸出端還連接電阻R26的一端,電阻R26的另一端和電容C4的一端均連接運(yùn)算放大器U11的反相輸入端,運(yùn)算放大器U11的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U11的輸出端連接電容C4的另一端,運(yùn)算放大器U11的輸出端還連接電阻R27的一端,電阻R27的另一端和電阻R28的一端均連接運(yùn)算放大器U12的反相輸入端,運(yùn)算放大器U12的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U12的輸出端連接電阻R28的另一端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A5的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A6的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接乘法器A7的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U12的輸出端還連接電阻R24的另一端;
第五通道電路中,乘法器A5的輸出端連接電阻R29的一端,電阻R29的另一端、電阻R30的一端、電阻R31的一端和電阻R32的一端均連接運(yùn)算放大器U13的反相輸入端,運(yùn)算放大器U13的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U13的輸出端連接電阻R32的另一端,運(yùn)算放大器U13的輸出端還連接電阻R33的一端,電阻R33的另一端和電容C5的一端均連接運(yùn)算放大器U14的反相輸入端,運(yùn)算放大器U14的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U14的輸出端連接電容C5的另一端,運(yùn)算放大器U14的輸出端還連接乘法器A8的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U14的輸出端還連接電阻R34的一端,電阻R34的另一端和電阻R35的一端均連接運(yùn)算放大器U15的反相輸入端,運(yùn)算放大器U15的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U15的輸出端連接電阻R35的另一端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接乘法器A6的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接乘法器A7的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接電阻R9的另一端,運(yùn)算放大器U15的輸出端還連接電阻R31的另一端;
第六通道電路中,乘法器A6的輸出端連接電阻R36的一端,電阻R36的另一端、電阻R37的另一端、電阻R38的一端和電阻R39的一端均連接運(yùn)算放大器U16的反相輸入端,運(yùn)算放大器U16的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U16的輸出端連接電阻R39的另一端,運(yùn)算放大器U16的輸出端還連接電阻R40的一端,電阻R40的另一端和電容C6的一端均連接運(yùn)算放大器U17的反相輸入端,運(yùn)算放大器U17的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U17的輸出端連接電容C6的另一端,運(yùn)算放大器U17的輸出端還連接電阻R41的一端,電阻R41的另一端和電阻R42的一端均連接運(yùn)算放大器U18的反相輸入端,運(yùn)算放大器U18的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U18的輸出端連接電阻R42的另一端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A7的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A8的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接乘法器A9的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U18的輸出端還連接電阻R38的另一端;
第七通道電路中,乘法器A7的輸出端連接電阻R43的一端,電阻R43的另一端、電阻R44的一端、電阻R45的一端和電阻R46的一端均連接運(yùn)算放大器U19的反相輸入端,運(yùn)算放大器U19的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U19的輸出端連接電阻R46的另一端,運(yùn)算放大器U19的輸出端還連接電阻R47的一端,電阻R47的另一端和電容C7的一端均連接運(yùn)算放大器U20的反相輸入端,運(yùn)算放大器U20的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U20的輸出端連接電容C7的另一端,運(yùn)算放大器U20的輸出端還連接乘法器A10的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U20的輸出端還連接電阻R48的一端,電阻R48的另一端和電阻R49的一端均連接運(yùn)算放大器U21的反相輸入端,運(yùn)算放大器U21的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U21的輸出端連接電阻R49的另一端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接乘法器A8的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接乘法器A9的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U21的輸出端還連接電阻R45的另一端;
第八通道電路中,乘法器A8的輸出端連接電阻R50的一端,電阻R50的另一端、電阻R51的一端、電阻R52的一端和電阻R53的一端均連接運(yùn)算放大器U22的反相輸入端,運(yùn)算放大器U22的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U22的輸出端連接電阻R53的另一端,運(yùn)算放大器U22的輸出端還連接電阻R54的一端,電阻R54的另一端和電容C8的一端均連接運(yùn)算放大器U23的反相輸入端,運(yùn)算放大器U23的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U23的輸出端連接電容C8的另一端,運(yùn)算放大器U23的輸出端還連接電阻R55的一端,電阻R55的另一端和電阻R56的一端均連接運(yùn)算放大器U24的反相輸入端,運(yùn)算放大器U24的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U24的輸出端連接電阻R56的另一端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A9的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A10的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接乘法器A11的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U24的輸出端還連接電阻R52的另一端;
第九通道電路中,乘法器A9的輸出端連接電阻R57的一端,電阻R57的另一端、電阻R58的一端、電阻R59的一端和電阻R60的一端均連接運(yùn)算放大器U25的反相輸入端,運(yùn)算放大器U25的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U25的輸出端連接電阻R60的另一端,運(yùn)算放大器U25的輸出端還連接電阻R61的一端,電阻R61的另一端和電容C9的一端均連接運(yùn)算放大器U26的反相輸入端,運(yùn)算放大器U26的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U26的輸出端連接電容C9的另一端,運(yùn)算放大器U26的輸出端還連接電阻R62的一端,電阻R62的另一端和電阻R63的一端均連接運(yùn)算放大器U27的反相輸入端,運(yùn)算放大器U27的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U27的輸出端連接電阻R63的一端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A1的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A10的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接乘法器A11的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U27的輸出端還連接電阻R59的另一端;
第十通道電路中,乘法器A10的輸出端連接電阻R64的一端,電阻R64的另一端、電阻R65的另一端、電阻R66的一端和電阻R67的一端均連接運(yùn)算放大器U28的反相輸入端,運(yùn)算放大器U28的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U28的輸出端連接電阻R67的另一端,運(yùn)算放大器U28的輸出端還連接電阻R68的一端,電阻R68的另一端和電容C10的一端均連接運(yùn)算放大器U29的反相輸入端,運(yùn)算放大器U29的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U29的輸出端連接電容C10的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R2的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R30的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R44的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R58的另一端,運(yùn)算放大器U29的輸出端還連接電阻R69的一端,電阻R69的另一端和電阻R70的一端均連接運(yùn)算放大器U30的反相輸入端,運(yùn)算放大器U30的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U30的輸出端連接電阻R70的另一端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A1的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A2的一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接乘法器A11的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U30的輸出端還連接電阻R66的另一端;
第十一通道電路中,乘法器A11的輸出端連接電阻R71的一端,電阻R71的另一端、電阻R72的另一端、電阻R73的一端和電阻R74的一端均連接運(yùn)算放大器U31的反相輸入端,運(yùn)算放大器U31的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U31的輸出端連接電阻R74的另一端,運(yùn)算放大器U31的輸出端還連接電阻R75的一端,電阻R75的另一端和電容C11的一端均連接運(yùn)算放大器U32的反相輸入端,運(yùn)算放大器U32的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U32的輸出端連接電容C11的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R23的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R51的另一端,運(yùn)算放大器U32的輸出端還連接電阻R76的一端,電阻R76的另一端和電阻R77的一端均連接運(yùn)算放大器U33的反相輸入端,運(yùn)算放大器U33的同相輸入端接地,運(yùn)算放大器U33的輸出端連接電阻R77的另一端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A1的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A2的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接乘法器A3的最后一個(gè)輸入端,運(yùn)算放大器U33的輸出端還連接電阻R73的另一端。
本實(shí)用新型所述電路實(shí)現(xiàn)的十一維三次混沌系統(tǒng)方程組(數(shù)學(xué)模型)如下:
式(1)中,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10,x11為狀態(tài)變量,各微分方程的參數(shù)均為確定值。
圖2給出了數(shù)學(xué)模型(1)的Lyapunov指數(shù)圖,從圖中可看出,含有大于零的Lyapunov指數(shù),證明了數(shù)學(xué)模型(1)具有混沌特性,為本實(shí)用新型混沌電路的實(shí)現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)。
本實(shí)用新型所述電路由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十和第十一通道電路組成,第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一通道電路分別根據(jù)數(shù)學(xué)模型(1)中十一個(gè)函數(shù)得出。
第一通道電路中運(yùn)算放大器U3的輸出端為X1信號(hào);第二通道電路中運(yùn)算放大器U6的輸出端為X2信號(hào);第三通道電路中運(yùn)算放大器U9的輸出端為X3信號(hào);第四通道電路中運(yùn)算放大器U12的輸出端為X4信號(hào);第五通道電路中運(yùn)算放大器U15的輸出端為X5信號(hào);第六通道電路中運(yùn)算放大器U18的輸出端為X6信號(hào);第七通道電路中運(yùn)算放大器U21的輸出端為X7信號(hào);第八通道電路中運(yùn)算放大器U24的輸出端為X8信號(hào);第九通道電路中運(yùn)算放大器U27的輸出端為X9信號(hào);第十通道電路中運(yùn)算放大器U30的輸出端為X10信號(hào);第十一通道電路中運(yùn)算放大器U33的輸出端為X11信號(hào);其中,信號(hào)X1、信號(hào)X2、信號(hào)X3、信號(hào)X4、信號(hào)X5、信號(hào)X6、信號(hào)X7、信號(hào)X8、信號(hào)X9、信號(hào)X10和信號(hào)X11是分別將狀態(tài)變量x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10和x11進(jìn)行一定的時(shí)間尺度變換得到的。
具體實(shí)施方式二:如圖1所示,本實(shí)施方式所述的一種十一維三次混沌模擬電路中,所述第一通道電路中的電阻R1=150kΩ、電阻R2=15kΩ、電阻R3=15kΩ、電阻R4=150kΩ、電阻R5=100kΩ、電阻R6=10kΩ、電阻R7=10kΩ、電容C1=20nF;所述第二通道電路中的電阻R8=150kΩ、電阻R9=5kΩ、電阻R10=50kΩ、電阻R11=150kΩ、電阻R12=100kΩ、電阻R13=10kΩ、電阻R14=10kΩ、電容C2=20nF;所述第三通道電路中的電阻R15=150kΩ、電阻R16=30kΩ、電阻R17=15kΩ、電阻R18=150kΩ、電阻R19=100kΩ、電阻R20=10kΩ、電阻R21=10kΩ、電容C3=20nF;所述第四通道電路中的電阻R22=150kΩ、電阻R23=30kΩ、電阻R24=10kΩ、電阻R25=150kΩ、電阻R26=100kΩ、電阻R27=10kΩ、電阻R28=10kΩ、電容C4=20nF;所述第五通道電路中的電阻R29=150kΩ、電阻R30=15kΩ、電阻R31=15kΩ、電阻R32=150kΩ、電阻R33=100kΩ、電阻R34=10kΩ、電阻R35=10kΩ、電容C5=20nF;所述第六通道電路中的電阻R36=150kΩ、電阻R37=15kΩ、電阻R38=10kΩ、電阻R39=150kΩ、電阻R40=100kΩ、電阻R41=10kΩ、電阻R42=10kΩ、電容C6=20nF;所述第七通道電路中的電阻R43=150kΩ、電阻R44=10kΩ、電阻R45=15kΩ、電阻R46=150kΩ、電阻R47=100kΩ、電阻R48=10kΩ、電阻R49=10kΩ、電容C7=20nF;所述第八通道電路中的電阻R50=150kΩ、電阻R51=10kΩ、電阻R52=15kΩ、電阻R53=150kΩ、電阻R54=100kΩ、電阻R55=10kΩ、電阻R56=10kΩ、電容C8=20nF;所述第九通道電路中的電阻R57=150kΩ、電阻R58=30kΩ、電阻R59=15kΩ、電阻R60=150kΩ、電阻R61=100kΩ、電阻R62=10kΩ、電阻R63=10kΩ、電容C9=20nF;所述第十通道電路中的電阻R64=150kΩ、電阻R65=15kΩ、電阻R66=10kΩ、電阻R67=150kΩ、電阻R68=100kΩ、電阻R69=10kΩ、電阻R70=10kΩ、電容C10=20nF;所述第十一通道電路中的電阻R71=150kΩ、電阻R72=37.5kΩ、電阻R73=30kΩ、電阻R74=150kΩ、電阻R75=100kΩ、電阻R76=10kΩ、電阻R77=10kΩ、電容C11=20nF。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三:如圖1所示,本實(shí)施方式所述的一種十一維三次混沌模擬電路中,所有的電阻和電容均為標(biāo)準(zhǔn)元件;所有的運(yùn)算放大器的限幅電壓均為13.5V;所有的運(yùn)算放大器的型號(hào)均為L(zhǎng)F347D;所有的運(yùn)算放大器的兩個(gè)電源電壓VCC電壓為18V,VEE電壓為-18V;十一個(gè)通道電路中的十一個(gè)乘法器均是三輸入的乘法器,該三輸入乘法器是由兩個(gè)二輸入乘法器組合在一起形成的,所有的二輸入乘法器的倍乘系數(shù)為1。其它與具體實(shí)施方式二相同。
基于具體實(shí)施方式三限定的技術(shù)方案,利用Multisim軟件進(jìn)行電路仿真,得出信號(hào)相圖。圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10分別為X1-X6相圖、X2-X3相圖、X2-X8相圖、X3-X6相圖、X4-X9相圖、X6-X9相圖、X8-X10相圖、X10-X11相圖。由圖3到圖10能證明本實(shí)用新型的有效性。
以上的實(shí)施方式僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述,并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下,本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍。