本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電路產(chǎn)生超寬帶混沌信號(hào)的電路，具體為改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路。

背景技術(shù)：

混沌是在確定系統(tǒng)中產(chǎn)生的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，混沌作為一種復(fù)雜的非線性運(yùn)動(dòng)行為，在物理學(xué)，氣象學(xué)，電子學(xué)，信息學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的研究及應(yīng)用。在過去的幾十年中，基于Colpitts(考畢茲)的混沌振蕩器已經(jīng)受到了重大關(guān)注，但標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts振蕩器電路(混沌電路)由于使用晶體管會(huì)產(chǎn)生寄生效應(yīng)，當(dāng)電路頻率很高時(shí)，寄生效應(yīng)產(chǎn)生的寄生電容使得集電極等效為與地短接，從而破壞系統(tǒng)的振蕩狀態(tài)使得電路性能受到限制，同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts混沌振蕩器產(chǎn)生的混沌信號(hào)其基本頻率均不高于晶體管特征頻率的3/10，且頻譜存在尖峰，不平坦等問題，極大地限制了Colpitts混沌電路的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍，以及應(yīng)用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決現(xiàn)有二級(jí)Colpitts振蕩器電路存在的上述缺陷和問題，提供一種改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路，包括第一電壓源V1，第二電壓源V2，第一三極管Q1，第二三級(jí)管Q2，第一電阻R1，第二電阻R2，第三電阻R3，第一電容C1，第二電容C2，第三電容C3，電感L1和電流源I1；

其中，第一電壓源V1連接第一電阻R1的第一端，第一電阻R1的第二端連接第一電容C1的第一端，同時(shí)第一電阻R1的第二端連接第一三極管Q1的集電極，第一電容C1的第二端連接第一三極管Q1的發(fā)射極和第二電容的第一端，第二電容C2的第二端與第三電容C3的第一端連接，同時(shí)第二電容C2的第二端和第二三極管Q2的發(fā)射極連接，第一三極管Q1的發(fā)射極與第二三極管Q2的集電極連接，第二三極管Q2的發(fā)射極與電流源I1的第一端連接，第二電壓源V2與第二電阻R2的第一端連接，第二電阻R2的第二端與第一三極管Q1的基極連接，第二三極管Q2的基極與電感L1的第一端連接，電感L1的第二端與第三電阻R3的第一端連接，第三電阻R3的第二端與電流源I1的第二端以及第三電容C3的第二端同時(shí)接地。該電路構(gòu)成第一三極管Q1與第一電容C1并聯(lián)，第二三極管Q2與第二電容C2并聯(lián)，第一電流源I1與第三電容C3并聯(lián)的電路，由于三極管在高頻情況下會(huì)產(chǎn)生寄生電容，所以在此將第一三極管旁的寄生電容命名為第一寄生電容Cb1，將第二三極管旁的寄生電容命名為第二寄生電容Cb2。

本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Coplitts混沌電路可以改進(jìn)原有電路的不足，改進(jìn)型二級(jí)Colpitts電路將標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Coplitts電路的電感轉(zhuǎn)移到第二級(jí)三極管的基極，同時(shí)在兩個(gè)三極管的基極都各自串聯(lián)上一個(gè)電阻，寄生電容在頻率很高的時(shí)候會(huì)被隔離，本發(fā)明可以消除寄生電容對(duì)地短接的這一影響。同時(shí)第三電容C3成為了電路諧振的一部分，和第一電容C1，第二電容C2串聯(lián)，使得諧振網(wǎng)絡(luò)的總電容大大減小，同時(shí)級(jí)聯(lián)的三極管又不會(huì)使整個(gè)電路的增益不足，從圖3與圖5的頻譜圖中看出，不僅將電路所產(chǎn)生的混沌信號(hào)的基本頻率從約3GHz提高到5.68GHz，而且從圖3與圖5頻譜圖比較可以看出，本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Coplitts混沌電路產(chǎn)生的混沌頻譜消除了原標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Coplitts電路頻譜的尖峰，頻譜更加平坦，從原理上拓寬了Colpitts混沌電路的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍，以及應(yīng)用效果。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Coplitts電路原理圖；

圖2為本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Coplitts混沌電路的原理圖；

圖3為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts混沌電路的頻譜圖仿真結(jié)果；

圖4為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts混沌電路的自相關(guān)圖仿真結(jié)果；

圖5為本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路的頻譜圖仿真結(jié)果；

圖6為本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路的自相關(guān)圖仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，改進(jìn)型二級(jí)Colpitts混沌電路，包括第一電壓源V1，第二電壓源V2，第一三極管Q1，第二三級(jí)管Q2，第一電阻R1，第二電阻R2，第三電阻R3，第一電容C1，第二電容C2，第三電容C3，電感L1和電流源I1；

其中，第一電壓源V1連接第一電阻R1的第一端，第一電阻R1的第二端連接第一電容C1的第一端，同時(shí)第一電阻R1的第二端連接第一三極管Q1的集電極，第一電容C1的第二端連接第一三極管Q1的發(fā)射極和第二電容的第一端，第二電容C2的第二端與第三電容C3的第一端連接，同時(shí)第二電容C2的第二端和第二三極管Q2的發(fā)射極連接，第一三極管Q1的發(fā)射極與第二三極管Q2的集電極連接，第二三極管Q2的發(fā)射極與電流源I1的第一端連接，第二電壓源V2與第二電阻R2的第一端連接，第二電阻R2的第二端與第一三極管Q1的基極連接，第二三極管Q2的基極與電感L1的第一端連接，電感L1的第二端與第三電阻R3的第一端連接，第三電阻R3的第二端與電流源I1的第二端以及第三電容C3的第二端同時(shí)接地。

本發(fā)明根據(jù)寄生電容在頻率很高的時(shí)候會(huì)被隔離這一原理，將電路重新設(shè)置成如圖2所示的電路圖，不僅可以消除寄生電容對(duì)地短接的這一影響，而且同時(shí)使第三電容C3成為了電路諧振的一部分，和第一電容C1，第二電容C2串聯(lián)，使得諧振網(wǎng)絡(luò)的總電容大大減小，同時(shí)級(jí)聯(lián)的三極管又不會(huì)使整個(gè)電路的增益不足，不僅將電路所產(chǎn)生的混沌信號(hào)的基本頻率從約3GHz提高到5.68GHz，而且消除了原電路產(chǎn)生頻譜的尖峰，頻譜更加平坦，從原理上拓寬了Colpitts混沌電路的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍，以及應(yīng)用效果。

數(shù)值仿真：根據(jù)圖2所示的電路圖，利用MATLAB仿真軟件平臺(tái)，對(duì)改進(jìn)型二級(jí)Coplitts混沌電路進(jìn)行數(shù)值仿真，在進(jìn)行數(shù)值仿真時(shí)舉例說明一組在實(shí)踐中使用的元器件的值，第一電壓源V1為30V，第二電壓源V2為15V，第一三極管Q1與第二三極管Q2均為NPN型晶體管，型號(hào)均為BFG520XR，截止頻率為9GHz：第一電阻R1的阻值為2Ω，第二電阻R2的阻值為2Ω，第三電阻R3的阻值為2Ω，第一電容C1為1pF，第二電容C2為2pF，第三電容C3為2pF，電感L1的電感量為2nH，電流源I1的值為30mA。運(yùn)用MATLAB數(shù)值仿真軟件對(duì)歸一化后的狀態(tài)方程進(jìn)行仿真，得到電容C1端點(diǎn)電壓的頻譜圖(圖5)和互相關(guān)圖(圖6)。為了對(duì)比電路改進(jìn)前后的效果，本發(fā)明在圖3、4中列出了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)電路C1端點(diǎn)電壓的頻譜圖與自相關(guān)圖。

通過數(shù)值仿真驗(yàn)證理論分析：標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts電路(圖1)產(chǎn)生的頻譜圖不平坦，且多處出現(xiàn)尖峰，如圖3、4中的頻譜圖和自相關(guān)圖所示。而根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的改進(jìn)型二級(jí)Coplitts混沌電路(圖2)，可以得出如圖5所示的頻譜圖和如圖6所示的自相關(guān)圖，從圖5、6中可看出改進(jìn)型二級(jí)Colpitts電路頻譜圖較為平坦，歸一化后的自相關(guān)函數(shù)也類似于沖激函數(shù)，這也表明該電路能產(chǎn)生基頻為5.68GHz的混沌信號(hào)，基頻可提升到三極管截止頻率的0.6倍，幾乎是原標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)Colpitts電路的2倍。而根據(jù)文獻(xiàn)[1]，標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)型Colpitts電路能產(chǎn)生的最高基頻約為3GHz，如圖3所示。因此，本發(fā)明的改進(jìn)型二級(jí)Colpitts電路相比標(biāo)準(zhǔn)型二級(jí)型Colpitts電路其基頻提高了約2.68GHz。

[1] A. Tamas?evi?ius, G. Mykolaitis, S. Bumelien?, A. ?enys, A.N.Anagnostopoulos and E. Lindberg. “Two-stage chaotic Colpitts oscillator.”Electronics Letters,2001，37(9)：549-551.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的应用matlab仿真几类混沌电路,改进型二级Colpitts混沌电路的制作方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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