ЭЛЕКТРОННО-АНАЛОГОВЫЙ ГЕНЕРАТОР ХАОСА

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при моделировании систем передачи информации и автоматического регулирования, при измерении коэффициента шума различных устройств и их калибровке, при исследовании помехоустойчивости различных систем и т.п.
Известны электронно-аналоговые генераторы хаоса (хаотических колебаний), содержащие нелинейный элемент (преобразователь), например, туннельный диод. См. а.с. СССР 698118, от 23.03.1978 г. и патент РФ на полезную модель №61966, от 21.04.2006 г.
Вместо нелинейного элемента при построении физической модели генератора хаотических колебаний, можно использовать нелинейное преобразование сигнала, основанное, например, на моделировании логистического отображения. В этом случае, применяются принципы аналогового моделирования электронных схем. См. Тетельбаум ИМ, Шнейдер Ю.Р., Практика аналогового моделирования динамических систем, М., Энергоагомиздат, 1987 г.
Недостатком известных генераторов, является сложность получения качественного изменения характера колебаний из-за их неустойчивости и самопроизвольного перехода в нелинейные колебания другого типа, а также узкие технологические возможности, обусловленные практическим применением нерегулируемых нелинейных элементов для получения хаотических колебаний.
Задача полезной модели - устранение указанных недостатков.
Для этого, электронно-аналоговый генератор хаоса, содержащий нелинейный преобразователь, снабжен блоком положительной обратной связи. Кроме того: нелинейный преобразователь, включает в себя операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, аналоговый перемножитель, дифференциальный усилитель; блок положительной обратной связи, включает в себя два конденсатора, LC-колебательный контур и резистор.
Достигаемый технический результат выражается в значительном повышении стабильности хаотических колебаний и увеличении типов хаотических колебаний, так как благодаря блоку положительной обратной связи, сигнал будет непрерывно поступать на операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, создавая аналогию прохождения сигнала через бесконечное множество нелинейных преобразователей. Значительно упрощается возможность получения хаотических колебаний.
На фиг.1, изображена принципиальная схема предложенного генератора; на сриг.2 - фазовый портрет хаотических колебаний.
Генератор содержит нелинейный преобразователь, включающий в себя операционный усилитель 1, с регулируемым коэффициентом усиления, дифференциальный усилитель 2 и аналоговый перемножитель 3. Оба усилителя, электрически связаны с аналоговым перемножителем 3. На выходе нелинейного преобразователя, дифференциальный усилитель 2, связан с блоком 4 положительной обратной связи, который в свою очередь снова замыкается на операционный усилитель 1 нелинейного преобразователя. Блок 4 положительной обратной связи представляет собой цепь, включающую в себя последовательно связанные: конденсатор 5, LC-колебательный контур 6, конденсатор 7 и резистор 8.
Генератор работает следующим образом.
Сигнал поступает на вход операционного усилителя 1, пройдя который, попадает на прямой вход дифференциального усилителя 2, а с выхода аналогового перемножителя 3, на инверсный вход дифференциального усилителя 2. Входы аналогового перемножителя 3, связаны со входом и выходом операционного усилителя 1. Далее, с выхода дифференциального усилителя 2, сигнал через блок (цепь) положительнойобратной связи 4, снова поступает на вход операционного усилителя 1.
В целом, генератор с предложенным нелинейным преобразователем, осуществляет преобразование сигнала согласно формуле:
n+1
n
n
X=λX+(1-Х),
где
λ - коэффициент усиления;
n
X - сигнал на входе генератора;
n+1
X - сигнал на выходе генератора.
С выхода нелинейного преобразователя, сигнал, благодаря положительной обратной связи, снова поступает на вход этого же нелинейного преобразователя, что придает этому процессу сходство с прохождением сигнала через бесконечное число нелинейных преобразователей. Следует иметь ввиду, что возможно получение хаотических и нелинейных колебаний разных типов. Достаточно лишь изменять коэффициент усиления Х операционного усилителя.
Таким образом, аналоговое электронное моделирование математических соотношений, может быть положено в основу схемотехнических построений генераторов детерминированного хаоса.