基于金属氧化物半导体晶体管Colpitts混沌振荡电路及其同步-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 20 (2013) 208401 基于金属氧化物半导体晶体管Colpitts 混沌振荡 * 电路及其同步研究 † 王春华 徐浩 万钊 胡燕 ( 湖南大学信息科学与工程学院, 长沙 410082 ) ( 2013年4月15 日收到; 2013年7月19 日收到修改稿) 用金属氧化物半导体(MOS) 晶体管模型取代传统Colpitts 混沌振荡电路中的三极管模型, 提出了一种基于 MOS 管的Colpitts 混沌振荡电路. 通过合适的归一化方法, 得到了与基于三极管电路类似的状态模型. 平衡点的指 标说明两种结构产生混沌的机理并不相同. 然后, 通过参数反演, 得到了详细的电路参数, 并用Pspice 软件仿真得到 了混沌吸引子和混沌信号的频谱图, 说明了此结构可在低电压下工作并且能产生高频率的混沌信号. 最后, 用误差 反馈的方法实现了这种结构的同步. 关键词: Colpitts 混沌, 金属氧化物半导体晶体管, 低电压, 误差反馈同步 PACS: 84.30.Ng, 05.45.−a DOI: 10.7498/aps.62.208401 的函数; 而Colpitts 振荡器的非线性部分则由一个 1 引言 三端非线性元件组成, 电流特性则比较复杂. 虽 然在混沌理论方面, 没有任何因素限制混沌信号 众所周知, Colpitts 振荡器在实际高频压控振 的频率, 但是电信号的频率总是被电子元器件的 荡器中具有重要的作用. 在传统Colpitts 电路的应 特征频率或者寄生参数所局限. 蔡氏电路的实现 用中, 人们关注的是其简谐振荡特性, 而尽力抑制 通常需要用到运算放大器, 而运算放大器的特征 它的非线性效应, 以期获得高质量的正弦信号输 频率在kHZ 频段, 这极大地制约了混沌电路的应 1 用. 基于三极管实现Colpitts 混沌电路已经有了 出 . 与其他三阶系统一样, Colpitts 振荡器具有非 常复杂的动力学行为, 如蔡氏电路、Lorenz 电路和 很多的设计方案, 其频率也达到了GHz 以上. 从 2−5 6 1995 年开始, Colpitts 混沌振荡电路的实验结果持 广义Jerk 电路等 . Kennedy 在1994 年首次发 现Colpitts 电路可以工作在混沌状态, 并给出了电 续更新. 第一个Colpitts 混沌振荡电路的基本频率 11 12 路设计和实验结果. 自此, 关于Colpitts 混沌振荡电 在25 MHz 左右 , 这已经比文氏桥振荡电路 78 和蔡氏电路高了两个数量级. 国内外研究者已经实 路的各种研究逐步展开. Maggio 等 进一步给出 了有关Colpitts 混沌振荡器更一般的理论分析, 详 现了甚高频和超高频的混沌信号, 其具有宽带连续 细说明了混沌机理的产生和演变, 为以后的研究提 谱 1314 . 近年来,