蔡氏混沌电路在Multisim软件中的设计与仿真

经典的蔡氏电路是一个简单混沌电路,能够产生丰富的混沌现象,然而该电路的系统参数基本上是固定的,不同混沌电路之间的电路不具备通用性。基于此,本文提出在Multisim仿真软件上通过模块化的设计方法重构蔡氏混沌电路,利用常见的运算放大器、电阻、电容电子元件组成混沌系统的线性部分,着重介绍了如何利用多个二极管实、运放等实现复杂绝对值非线性函数,并给出蔡氏混沌电路相应的硬件仿真结果。     

一种蔡氏硬件电路系统的研究

由于混沌是貌似随机的非随机运动。它对初始条件的极端敏感性。蔡氏电路出现后,通过非线性电路研究混沌产生涡卷成为可能,而蔡氏混沌电路产生涡卷吸引子方法多种多样,利用非线性多项式产生三涡卷混沌吸引子为例,对蔡氏电路进行数学模型分析,然后进行MATLAB仿真。再此基础上,对蔡氏电路进行Multisim仿真同样可以产生三涡卷混沌吸引子,并通过硬件电路系统实现,该硬件电路能够产生三涡卷吸引子,并且可作为一个信号发生电路应用。     

基于CCCII非线性电阻实现的蔡氏电路及其研究

利用具有低电压、低功耗、低噪声以及电可调等优点的第二代电流控制电流传输器(CCCII),实现了一种具有"蔡氏二极管"特性的非线性电阻,并结合Pspice软件对由它构成的蔡氏电路进行了计算机仿真研究.仿真结果表明:调节非线性电阻电路的相关参数,不仅可以实现具有不同斜率的非线性电阻,而且由其构成的蔡氏电路也出现了诸如平衡态、周期、倍周期、单涡卷混沌吸引子、双涡卷混沌吸引子等丰富的混沌现象.同时还给出了蔡氏电路处于混沌状态时,各相关元件的参数变化范围.     

基于分段线性正电阻的蔡氏电路设计

为了简化蔡氏二极管的设计,提出了一种分段线性正电阻的设计方法。将设计的分段线性正电阻转换成分段线性负电阻,该分段线性负电阻用于设计新的蔡氏电路,通过EWB仿真和硬件电路测试表明新的蔡氏电路能有效地产生混沌行为。无论是从产生的混沌行为还是从电路的结构来看,均具有现有蔡氏电路所不具备的一些优点,结果表明电路设计是有效的。     

三次型蔡氏电路的设计及应用

为了简化蔡氏电路的物理实现,提出了3类三次型蔡氏二极管的设计,实现了3种功能全同或者拓扑等效的蔡氏电路,虚拟仿真表明设计的方法有效,将电路应用于反馈型驱动-响应式同步混沌保密通信制式,保密性和解调性都很好,证明了电路的正确性和设计的有效性。     

基于MutiSIM的蔡氏混沌序列仿真研究

混沌序列是非线性方程描述的确定系统所产生的介于周期振荡与噪声之间的一种复杂振荡序列.蔡氏电路是一个经典,且简单的三阶自治系统,能够产生丰富的混沌现象。在对蔡氏电路进行数学建模的基础上,采用MultiSIM仿真软件对其进行仿真,并分析其产生的混沌信号的功率谱,从而找出一个最佳的电路参数,得到一个最好的,可用的混沌序列。     

一种新型双忆阻混沌系统动力学及其电路实现研究

在经典的蔡氏混沌电路基础上,引入三次非线性磁控忆阻模型,利用一个磁控忆阻模型和一个荷控忆阻模型,外加一个负电导替换变形蔡氏电路中的蔡氏二极管,设计了一个五阶混沌电路,用常规的方法研究系统的基本动力学特性。通过数值仿真结果表明电路在参数变化情况下能产生Hopf分岔和反倍周期分岔两种分岔行为,并能产生双涡卷、单涡卷、极限环、同宿轨等不同轨道,出现了双单摆运动。观察混沌吸引子推广到功率与能量信号,观察到蝴蝶翅膀重叠的奇异吸引子。通过改变初始值,能产生共存吸引子和周期极限环共存现象。为了验证电路的混沌行为,将对设计的电路进行了PSpice仿真,电路仿真结果验证了理论分析的正确性。     

一种改进型蔡氏电路的Pspice仿真研究*

介绍了一种四阶改进型蔡氏电路.首先建立了电路的数学模型,通过PSPICE软件研究了改进电路的混沌特性,然后采用驱动响应法实现了电路的混沌同步,最后通过仿真实验实现了此电路在保密通信中的应用.结论证明此电路产生的混沌信号比原蔡氏电路更加复杂,且通过改变RC并联电路参数即可很容易得到不同的混沌信号,因而更适用于混沌保密通信.     

蔡氏电路的等效电路设计及其应用

针对蔡氏电路中电感的误差与蔡氏二极管复杂的缺陷,设计了一种蔡氏电路的等效电路。对电路参数表示的蔡氏电路方程用数学语言方程进行归一化设计,对归一化的状态方程的变量重新组合,根据组合后的方程设计出各模块电路,按照方程各状态变量的对应关系将各模块联结起来并优化,设计出了一种无感能产生二涡卷蔡氏混沌吸引子的等效电路。用反馈型驱动-响应式同步混沌保密通信制式对等效电路进行研究,结果表明保密通信很好。由此证实了该方法的可行性。     

基于混沌同步的混沌脉冲定位调制研究

随着混沌理论和混沌同步的发展及完善，根据混沌脉冲定位调制（CPPM）的基本原理，提出一种基于混沌同步的混沌脉冲定位调制（CS—CPPM）实现方法，建立以蔡氏混沌同步电路和Logstic映射为例的实现模型，用EWB仿真软件对蔡氏二极管、蔡氏电路以及蔡氏同步电路进行分析和实现，最后用Matlab对整个系统进行仿真，实验结果论证了该方法的可行性．这样使得混沌脉冲定位调制信号可以利用现有的混沌映射实现．从而具有多样性和稳定的混沌特性。也使得混沌脉冲定位调制（CPPM）技术具有更多的实现途径和更深的研究与应用价值。     

基于二极管的限幅蔡氏电路实验研究

根据经典蔡氏电路的数学模型,获得系统各个变量之间的运算关系,利用运算放大器、电阻、电容及二极管等元器件,完成非线性限幅函数的电路设计,实现无电感元件的等效蔡氏电路硬件实验图。结果表明,通过调试电路中电阻值,可以直接从示波器观测到蔡氏电路的三个运动变量,包括周期、单涡卷、双涡卷等运动行为的时序图和相位图。搭建的电路结构简单,学生实验时调试容易,并且由于电路中不含电感元件,实验过程中混沌吸引子的稳定性也明显得到了提高。     

A new multi-scroll Chua’s circuit with composite hyperbolic tangent-cubic nonlinearity: Complex dynamics,Hardware implementation and Image encryption application

In this paper, a new method for generating multi-scroll chaotic attractors via constructing a compound hyperbolic tangent-cubic nonlinear function in canonical Chua’s circuit is presented. The basic dynamic characteristics of the system are analyzed, including equilibrium points, bifurcation diagrams, Lyapunov exponents, phase portraits, time-domain diagrams and attractive basins. What is surprising is that the proposed multi-scroll Chua’s circuit also exhibits rich dynamic behaviors like coexisting multiple attractors, transient period, intermittent chaos and offset boosting. In addition, we put forward the application of the system in chaotic image encryption, and analyzed some security performance evaluation indexes to show that the new Chua’s chaotic cipher system has high security and reliable encryption performance. Finally, the hardware design and experiments of the chaotic digital circuits and image encryption are carried out. Both numerical simulation and FPGA experimental results verify the feasibility and usability of the proposed new multi-scroll Chua’s system.     

蔡氏电路的实验制作

本文以一个简单的经典蔡氏电路作为电子技术综合实训的实验制作电路,指导学生进行工作原理分析、状态方程建模、数值仿真、运算放大器形式的蔡氏二极管等效电路设计,以及实验观察.蔡氏电路的实验制作可以让学生从简单的电路中观察到丰富的非线性物理现象,可以巩固学生对已学内容的理解.     

用FPGA技术产生双涡卷混沌吸引子

以Chua系统为典型实例,利用数字化处理技术,对其连续时间混沌系统的状态方程进行离散化。基于FPGA实验平台中的DSP Buitder技术,设计了Chua系统的MDL源文件,阐述了用FPGA技术产生Chua混沌吸引子的设计原理、方法与实验步骤。在此基础上进行了电路实验,给出了硬件实验结果,证实了数值仿真与硬件实验结果的一致性。该方法还可适用于在广义Lorenz系统族中产生混沌吸引子。     

Wien bridge based RC chaos generator

A new circuit, which is formed by coupling a Chua diode with a Wien bridge oscillator in parallel, is presented. This circuit contains only resistors, capacitors and operational amplifiers. By choosing element values appropriately, this circuit is shown experimentally to exhibit various forms of chaotic behaviour     

基于饱和非线性模块的多涡卷混沌电路

针对分立元件构造的多涡卷混沌电路存在电源电压高、耗能多、频谱范围窄、电路体积大的问题,采用跨导电容结构,设计了一种将非线性模块、跨导器、电压反相器集成于一体的多涡卷混沌电路。非线性模块呈现饱和特性,通过调节电流源和MOS管宽长比来改变其特性曲线的转折点、饱和值、斜率,方便地构造出分段线性函数电路。设计了网格多涡卷Jerk系统和单方向多涡卷Chua系统,采用非线性模块分别搭建了Jerk系统中的阶梯波函数电路和Chua系统中的三角波函数电路。Pspice仿真结果证明了搭建的非线性模块和混沌电路设计、电路功能的正确性。     

基于功耗特征的蔡氏电路混沌复杂性研究

基于Multisim 10.1对蔡氏电路的功耗进行仿真研究。区别于以往分析混沌演化的时域、频域和相图特征方法,本文着重研究蔡氏电路的混沌复杂性与功耗的关系。首先调整蔡氏电路的电感,测量和分析纯阻的耗散功率特征,然后调整电阻(R=1)验证由电感变化(L=0.1mH)引起的功耗变化(P≈0.26mW)。最后得出,向蔡氏电路(Vcc≡±5V)注入大于0.26mW的功率,可以实现混沌从双涡卷状Chua吸引子向极限环的演进。