电子电工综合实验混沌电路

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1、电工电子综合实验论文课题名称：非线性电阻电路的应用—混沌电路姓名：张枫霞学号：1104210412【摘要】本实验研究非线性电阻的应用—混沌电路。以非线性负电阻电路为基础，简单介绍了非线性负电阻混沌电路实验的原理。通过设计非线性负电阻电路和混沌电路，了解非线性电阻电路的应用和混沌电路基本原理。同时利用Multisim仿真软件模拟测定非线性负电阻的伏安特性曲线，观察不同参数条件下混沌现象。【关键词】混沌电路Multisim非线性电阻电路【引言】混沌是20世纪最重要的科学发现之一，被誉为是继相对论和量子力学后的第三次物理革命，它

2、打破了确定性与随机性之间不可逾越的分界线，将经典力学研究推进到一个崭新的时代。混沌学中的混沌是指貌似无序的序，紊乱中的规律。现在混沌研究涉及的领域包括数学、物理学、生物学、化学、天文学、经济学及工程技术的众多学科，并对这些学科的发展产生了深远影响。混沌包含的物理内容非常广泛，研究这些内容更需要比较深入的数学理论，如微分动力学理论、拓扑学、分形几何学等等。目前混沌的研究重点已转向多维动力学系统中的混沌、量子及时空混沌、混沌的同步及控制等方面。本实验将借助非线性电阻电路，从实验上对这一现象进行一番探索。【正文】一、实验器材示波

3、器数字电流表运算放大器一、实验过程1、实验原理参考线路：蔡氏电路（参考马鑫金主编《电工仪表与电路实验技术》第九章课题三专题2<混沌电路>的蔡氏电路）电路的非线性动力学方程为：(1)式中，导纳，和分别为表示加在电容器C1和C2上的电压，表示流过电感器L的电流，G表示非线性电阻的导纳。2、利用Multisim7仿真软件设计的实验电路<1>设计一个满足要求的非线性电阻电路，并研究它的伏安特性（1）非线性电阻电路图1非线性电阻电路（2）测量非线性负电阻的伏安特性曲线改变外加电源V3的值，分别测量流经非线性负电阻的电流值和非线性负电

4、阻两端的电压值，并根据测量结果画出伏安特性曲线。图2，U=-12.2V时，出现一个极大值，I=5.604mA图2图3，当U=12.2V时，出现一个极小值I=—5.603mA图3根据所测得的数据列表如下：V3/VI/mAV3/VI/mA-14.6-5.79814.65.681-14.4-4.70414.44.670-14.2-3.64314.23.663-14-2.631142.652-13.8-1.62513.81.641-13.6-0.61313.60.632-13.40.39613.4-0.378-13.21.4091

5、3.2-1.389-132.40213-2.391-12.83.37512.8-3.368-12.64.32412.6-4.315-12.45.19812.4-5.189-12.25.60412.2-5.603-125.53012-5.530-115.12311-5.123-104.72010-4.720-94.3179-4.317-83.9108-3.910-73.5067-3.506-63.1026-3.102-52.6975-2.697-42.2924-2.292-31.8883-1.888-21.4812-1.48

6、1-10.7571-0.75700描点法作图示波器观察得到的伏安特性曲线<2>设计一个混沌电路，并观察记录混沌现象（1）混沌电路图（2）混沌实验现象1、L1=15mH改变R=0ΩR=500ΩR=1000ΩR=1300ΩR=1660ΩR=1680ΩR=1860ΩR=2000Ω2、R7=2KΩ改变L=0mHL=10mHL=20mHL=21mHL=30mHL=35mHL=99999GH3、结果同时用电压、电流的点测法进行描点作图，比较用两种方法测得的伏安特性曲线，可以发现两条曲线的形状在-18V至18V内基本吻合，符合设计要求，

7、故该非线性负电阻电路可用于混沌电路。实验曲线中有如下几个特殊点：①电压为0V时，电流符合理论值0A；②电压在13左右和-13V左右时，电流大小出现0A；③电压分别在-12.2V和12.2V左右时，电流的数值大小出现最大值，该两点为曲线的转折点；④电压分别在-2V和2V左右时曲线斜率发生改变，故该两点也可算为曲线的转折点。将电容、的电压输入到示波器的。（1）当L1=15mH不变时，先把调到最小为0时，示波器屏上课观察到一条直线，调节至约1300Ω，直线不断变宽，逐渐成为类似椭圆的极限环。当R7=1.3KΩ左右时出现了一个死区

8、，此时C1、C2两端电压几乎为零。当R7跳过该死区后，漩涡中心从一个变成两个并向中心轴两边扩展形成双吸引子。此时环状曲线在两个向外涡旋的吸引子之间不断填充与跳跃，这就是混沌研究文献中所描述的“蝴蝶”图像，也是一种奇异吸引子，它的特点是整体上的稳定性和局域上的不稳定性同时存在。再增大的值，大概超过1680