[发明专利]一种基于二氧化钛忆阻的混沌振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及混沌技术领域，尤其涉及一种基于二氧化钛忆阻的混沌振荡电路。

背景技术

1971年，华裔科学家蔡少堂教授提出了忆阻的概念。忆阻被认为是除电阻、电容、电感以外的第四种基本电路元件。由于当时还没有纳米技术，所以该发现被搁浅了。直到2008年惠普实验室在《自然》杂志上发表了一篇文章，成功证实了第四种无源基本元件——忆阻的存在，并成功设计出能工作的忆阻实物模型。该模型是以二氧化钛为基本材料制成的。忆阻器的出现不仅极大的丰富了现有的电路元件类型，而且补充了目前的RC、RL、LC、RLC电路设计的方案，可以将其扩展到所有可能由电路的四个基本元件与电压源组成的电路范围。忆阻器具有独特的记忆性能和电路特性，因此其在快速读写、调频、存储、保密通信、非线性电路等领域中具有非常好的应用前景和价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供了一种基于二氧化钛忆阻的混沌振荡电路。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于二氧化钛忆阻的混沌振荡电路，包括RC串并联选频网络电路1、深度负反馈电路2和运算放大器A，所述RC串并联选频网络电路1包括忆阻器M、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2，其中第二电阻R2与第二电容C2串联后并联于运算放大器A的输出端与同相输入端，忆阻器M与第一电容C1并联后接入运算放大器的同相输入端与地之间；所述深度负反馈电路2包括第三电阻R3和第四电阻R4，第四电阻R4并联于运算放大器A的输出端与反相输入端，运算放大器的反相输入端通过第三电阻R3连接地。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

该电路结构简单，而且通过调节电阻R3或R4的阻值，就能使该混沌电路产生具有不同奇怪吸引子的混沌信号或者周期信号，因此该电路在混沌信号的产生以及保密通信中都有很好的应用前景。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1二氧化钛忆阻的物理模型；

图2为本发明的电路；

图3系统方程随参数K变化的李亚普诺夫指数谱；

图4系统方程随参数K变化的单变量分岔图；

图5随K变化典型相图；

其中(a)K＝3.95；(b)K＝4.03；(c)K＝4.06；(d)K＝4.08；(e)K＝4.38；(f)K＝4.5；

图6电路仿真图，

其中R_on＝100Ω,R_off＝10kΩ，R₂＝R₃＝10kΩ,R₄＝35kΩ，C₁＝C₂＝100μF；

图7电路仿真图中示波器的显示波形；

图8电路仿真图；

其中Ro_n＝100Ω,Ro_ff＝10kΩ，R₂＝R₃＝10kΩ,R₄＝30.8kΩ，C₁＝C₂＝100μF；

图9电路仿真图中示波器的显示波形。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

二氧化钛忆阻的物理模型如附图1所示，其中，D是二氧化钛薄膜的总长度，w(t)是掺杂层的宽度。由图可知忆阻器的总阻值等于掺杂部分电阻与非掺杂部分电阻之和

其中R_ON和R_OFF分别为w＝D和w＝0时的极限忆阻值，w是忆阻的内部变量。

为了简单起见，我们采用无量纲变量z＝w/D作为二氧化钛忆阻的内部状态变量，因w∈[0,D]，可得z∈[0,1]。令ρ＝R_OFF/R_ON,则式(1)可化为：

R_M(z)＝R_ONr(z)

其中r(z)是无量纲函数如下：

r(z)＝z+ρ(1-z)(2)

掺杂层和无掺杂层之间的边界移动速度为：