忆容器等效模型及其在混沌振荡电路中的应用

发布时间：2020-11-05 06:33

　　 纳米尺度的忆阻器、忆容器和忆感器是一类新型电路元件,它们无需内部电源即可存储信息,在非易失存储器、人工神经网络、数字逻辑电路和非线性电路等方面有着重要的潜在应用价值。由于忆容器尚未物理实现,对于忆容器的研究主要通过建模仿真实现。因此,本文主要研究忆容器数学模型和仿真电路的构建,并将忆容器模型应用于混沌振荡电路中,并研究忆容器在混沌电路中的复杂动力学行为,这对分析和研究忆容器的理论和应用具有深远的意义。本文主要研究工作如下:(1)将忆容器的广义定义式具体化,提出一种新型的荷控忆容器模型和两种磁控忆容器模型,根据忆容器的模型设计了忆容器的等效电路。等效电路的优点有两个,一个是忆容器可作为独立元件方便的应用于电路之中,二是将不易测量的电荷变量用电压值表示。(2)深入研究了混沌的基本理论,分析了经典的混沌系统,并将Lorenz混沌系统进行改进,提出一种新型的混沌系统,新混沌系统的非线性项由两个指数项构成,并且指数项的底数是可以变化的,这样使得混沌参数区间更大,混沌系统产生的伪随机序列更加复杂,提高了混沌序列应用的安全性,增加了破译难度。(3)进一步研究了记忆器件,将荷控忆容器模型应用于混沌电路之中,构成了一种混沌振荡器电路,分析了忆容器混沌系统的动力学特性,包括平衡点和稳定性,并研究了参数对系统性能产生的影响,利用吸引子相图、分岔图、Lyapunov指数、动力学地图观察参数变化时系统状态的演变过程。为了研究混沌伪随机序列,通过DSP实验将混沌系统产生的信号进行离散化,一方面验证了Matlab仿真的正确性,另一方面将产生的伪随机序列进行了NIST测试,将测试结果和经典的Lorenz系统进行对比发现,忆容器混沌系统产生的伪随机序列具有更好的随机性,应用于信息加密和保密通信具有更大的价值。(4)对忆容器混沌系统产生的伪随机序列进行了应用研究,将伪随机序列与国际流行的AES算法相结合,设计了一个基于Android V6.0.1的混沌编码的相机照片加密系统。主要原理是使用混沌序列替换AES算法中的原密钥,对Android相机拍摄到的照片进行加密处理,加密后的照片信息未解密前无法获取,只有通过Android混沌编码软件输入正确的密钥才能解密。由于忆容器混沌系统具有较大的密钥空间,加密照片的破译难度非常大,Android混沌编码相机安全性较好。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN60;O415.5
【部分图文】：

杭州电子科技大学硕士学位论文 R7 = 10k ，C2 = 10uf，所以 14 引脚的电位势为：14110 1007 2AB ABu u dtR C 14 引脚连接 U2 的 1、3 引脚，U2 的 7 引脚为21000AB 。然，U3 的第 3 引脚连接 U1 的 7 引脚，所以 U3 的 7 引脚的电 7 引脚连接 U4 的 2 引脚，由于 R9 = 10k，R10 = 50k，此时2 21010 509AB AB AB ABRu uR 5 脚同相输入端的电位势为110ABu ，U4 的 6 引脚反相 R11 = 10k，R12 = 10k，所以 U4 的 7 引脚的电位势为：2 21 150 ( 50 )10 10B AB AB AB AB ABu u u u q

2 2(3,1)10 10( 0.025 0.1) (0.1 0.025 )8 9o AB ABR RuR R 放大器第 1 引脚通过三极管 Q1 连接到 U3 运算放大器第大器构成指数运算电路，由于三极管Q1的Is = 5mA，VT 器第 7 引脚的电压值为：2230.1 0.025 100 253 5326*10 2611 10 10 10 0.1 0.1IABABT VVsR I e e e e 放大器的第 7 引脚连接 U4 乘法器的第 3 引脚，U4 乘法第 7 引脚，得到 U4 乘法器第 7 引脚的输出电压为：2 23.85 0.96 3.85 0.96(4,7)0.1 0.1 0.01AB ABo AB AB Bu u e u e u q 看出，B 端的电位势等于磁控忆容器的电荷，而且受端AB 的影响。励信号时，可以用示波器观察其特性，电压信号与电荷，如图 2.10 所示，且随信号频率的增加，其滞回旁瓣面

590 592 594 596 598 6000zt图 3.2 Lorenz 系统时序图0 0.2 0.4 0.6 0.8 100.20.40.60.81xnxn+1-3 -2 -1 0 1 2 3-30-20-100102030xnxn+1图 3.3 Logistic 映射图 图 3.4 Cubic 映射图
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本文编号：2871264