蔡氏电路实验研究

从电路课教学的角度，介绍了蔡氏电路及蔡氏二极管的实现方案，讨论了蔡氏电路的简单工作原理，给出观察蔡氏电路周期1、周期2极限环及单涡旋和双涡旋混沌吸引子的实验方案及实验结果。实验结果表明，蔡氏电路结构简单且有丰富的动力学行为，结合电路课程中的非线性电路教学内容开展蔡氏电路实验研究，可提高学生学习积极性，为他们在非线性领域的进一步学习研究打下基础。     

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。     

蔡氏电路和音频信号保密通信的实验研究

我校电路原理实验教学增设综合性自主探究实验环节,根据教师提出的要求,学生自主设计实验内容和实验电路,自拟实验方案.在完成相应的仿真分析后,焊接电路并对预期的功能进行测试,最后递交研究报告,接受现场测试和答辩.本文是基于其中的一个作品-"研究非线性电路系统中的混沌现象以及在保密通信中的应用".论文选择蔡氏电路作为产生混沌的基本电路,对其中的非线性电阻、电感元件的构成进行了分析和改进,用Matlab,PSpice软件对该电路分析,并制作电路进行了实际调试.应用此混沌产生模块构建了一个简单的保密通信系统,通过软件仿真和对音频信号的传输实验对其功能进行检验.     

蔡氏电路连续变量反馈同步的优化设计

本文研究蔡氏电路连续变量反馈同步的优化设计。从控制电路简单实用出发，选择双变量线性反馈单点控制同步方案，并对反馈向量实行抗干扰优化设计。设计实例的数字仿真和电路实验表明，用该方法设计的蔡氏电路同步系统具有较强的抗干扰能力。     

一种混沌调制保密通信电路的仿真

在充分研究蔡氏电路的基础上,针对实际电路板实验中因电感元件自身缺陷对电路实现的影响,设计了利用有源电感蔡氏电路实现保密通信的电路,并对该电路设计原理进行了分析.通过EWB软件验证了该电路的宽频特性、对传送信号的强度限制以及传送信号的稳定性,并通过同步实验和不同步实验给出了实现保密通信对电路元器件精度的要求.     

蔡氏电路混沌信号频谱分布特征及其在电路设计中的应用

本文对蔡氏电路从Ｈｏｐｆ分叉变化到双蜗卷混沌过程中的输出信号频谱进行了计算机模拟，模拟表明混沌信号频谱分布具有一定的特征，本文给出了一个估计其频谱分布范围的简单公式，从该公式和蔡氏电路α－β分叉曲线出发可以设计输出信号基本满足预先指定的频谱分布范围的蔡氏电路。     

一种基于蔡氏电路的混沌扩频序列

本文从混沌序列具有的伪随机特性入手,利用蔡氏电路建立了一个混沌序列发生器,实验统计分析证明可以利用蔡氏电路产生一种较理想的混沌伪随机序列;通过对以混沌伪随机序列为基础得到的混沌扩频序列的特性分析,表明基于蔡氏电路的混沌扩频序列适合于扩频通信中的应用。     

蔡氏电路混沌同步保密通讯

两个相同的蔡氏电路(Chua’s Circuit)互相耦合可以实现混沌(Chaos)同步是混沌研究的一个重要成果．也是探索蔡氏电路开发应用的基础。应用蔡氏电路的同步特性实现保密通讯是当前蔡氏电路开发应用研究的一个主要方向。本文在介绍蔡氏电路混沌同步特性的基础上，讨论主—从式蔡氏电路同步保密通讯系统及实现双向通讯和无线传输的可行性．并对这种保密通讯系统的安全性与鲁棒性(Robustness)作了简要的分析.     

混沌同步和混沌保密通讯的实验研究

本文对变型蔡氏电路的分岔、混沌和同步特性进行实验研究。在此基础上我们利用变型蔡氏电路成功地进行了混沌保密通讯的实验。     

一类无感蔡氏电路的综合设计性实验

为服务于本科院校电子信息类专业课程的综合设计性实验需求,设计了一类无感蔡氏电路。无感蔡氏电路采用模块化设计思路,提供了三类蔡氏二极管等效电路和四类二阶有源RC滤波器,以满足多样化设计需求。通过具体案例,展示了无感蔡氏电路的数学建模、数值仿真、电路仿真、电路设计与硬件实验的完整过程,可作为电子技术课程设计、电子综合实训等课程的教学范例。     

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。     

电流激励蔡氏电路混沌的解析预测

考虑到蔡氏电路受周围电路的影响,故将受周围影响的蔡氏电路做了等效处理,并将其等效为电流激励蔡氏电路。这里首次用解析的方法对三阶非线性微分方程能够产生混沌的参数范围进行预测,利用该方法得出电流激励蔡氏电路产生混沌的必要参数条件。通过数值仿真证明了该等效电路具有极其丰富的混沌动力学行为,仿真结果与解析预测结果有较好的吻合性。     

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。     

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。     

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.     

Electro-magnetic interpretation of four-element torus

The concept of the memristor was proposed by Leon Chua in 1971, along with some electro-magnetic interpretations according to quasi-static expansion of Maxwell''s equations. In 2003, Chua included the memristor into a four-element torus that has infinite circuit elements. This paper uses the quasi-static method to interpret every circuit element in the torus. Two examples are also provided to show how topologic structure of an element affects its electrical properties by affecting the dominant electro-magnetic field components. Additionally, it is proved that the circuit elements in the torus, except the resistive, capacitive and inductive elements, cannot exist independently. Moreover, the incorrectness in Chua''s interpretation of the memristor, that the memristor cannot be interpreted with the transient quasi-static method due to its memory property, is pointed out. Finally, the limitations of the electro-magnetic interpretation method are discussed.     

基于Multisim10的步进电机数控电路的分析和设计

在智能仪器和位置控制中,步进电机是常用的运动控制设备之一,这是因为步进电机以离散的步进值运动,能提供精确的角位置信息,并且控制方便简单.为了使学生更加形象生动的了解步进电机控制系统工作原理,运用已学习的数字逻辑电路相关知识设计步进电机控制系统电路,并采用Multisim10仿真软件进行了电路仿真.其目的在于培养学生分析设计电路能力,并通过运用仿真软件验证电路设计的可行性,使电路设计效果更加直观.     

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。     

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。