南京理工大学电工电子实验1

电工电子综合实验论文

班级: 学号： 姓名：

非线性电阻电路的应用---混沌电路

一、摘要：

蔡式电路是美国贝莱克大学的蔡少堂教授设计的能产生混沌行为

的最为简洁的一种自治电路，该型电路并不唯一，在非线性系统及混沌研究中，占有极为重要的地位。该电路结构简单，但却出现双涡卷奇怪引子和及其丰富的混沌动力学行为。本实验研究非线性电阻的特性和混沌电路。试验中利用两个运算放大器模拟非线性电阻，并用列表法测量做出其伏安特性曲线，并利用示波器观察其伏安特性曲线。同样利用两个运算放大器，实现混沌现象，并研究其图像的规律。 二、关键词：非线性负电阻，混沌电路， 三、引言：

混沌(Chaos)是20世纪物理学的重大事件。混沌研究最先起源于洛伦兹研究天气预报时用到的三个动力学方程。后来的研究表明，无论时复杂的系统，如气象系统、太阳系，还是简单系统，如滴水龙头等，皆因存在着内在随机性而出现类似无轨，但实际是非周期有序运动，即混沌现象。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重要影响，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，如微分动力学方程、拓补学、分形几何学等。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。本实验借助非线性电阻电路，

从实验上对这一现象进行了探索。 四、正文 ：

1.实验材料与设备装置。

示波器，可变电阻，定值电阻，直流电源，电流表，TL082CD运算放大器，线性电感，电容。 2.实验过程。 （1）实验电路图。

这是由两个线性电容C1、C2，一个线性电感L，和一个可变性电阻R0，

一个非线性电阻R构成。电感和C2并联构成振荡电路，线性电阻R0的作用是分相，非线性电阻R的伏安特性IR=g(uR),是一个分段线性负电阻，整体呈现对称但非线性的趋势。由于g 总体是非线性函数，所以三元非线性方程组没有解析解。负阻是出现混沌的原因。 （2）实验原理。

UC1、UC2是电容C1、C2上的电压，i L是电感L上的电流，G = 1/R0是

电导，g 为R的伏安特性函数。

电路中电感L和电容C1、C2并联构成一个振荡电路。列KCL方程如下：

以上三元非线性方程组没有解析解。

（3）利用Multisim7仿真软件设计的实验电路： 非线性电阻伏安特性曲线：

U2+--4.315mAR1DC 1e-009Ohm33kΩ R4330 Ω V218 V 8V114 V U1A518U1B73246V318 V TL082CD4TL082CDR233kΩ R33.3kΩ R53.3kΩ R6330 Ω 元件参数如下：

R1 = 33 kΩ, R2 =33kΩ，R3 = 3.3 kΩ，R4 = 330Ω，R5 = 3.3KΩ R6 = 330Ω，

用以上电路可以测量非线性电路的伏安特性曲线，数据和绘制的伏安特性曲线如下：

电压/V电流/mA电压/V电流/mA电压/V电流/mA电压/V电流/mA电压/V电流/mA电压/V电流/mA-0.10.03-3.51.061-11.53.4850.1-0.033.5-1.06111.5-3.485-0.30.091-41.212-123.6360.3-0.0914-1.21212-3.636-0.50.152-4.51.363-12.53.7890.5-0.1524.5-1.36312.5-3.789-0.70.212-51.515-133.940.7-0.2125-1.51513-3.94-0.90.273-5.51.667-13.54.0910.9-0.2735.5-1.66713.5-4.091-1.10.334-61.818-144.2241.1-0.3346-1.81814-4.224-1.30.394-6.51.97-14.54.3951.3-0.3946.5-1.9714.5-4.395-1.50.455-72.122-154.3061.5-0.4557-2.12215-4.306-1.70.515-7.52.273-15.23.7931.7-0.5157.5-2.27315.2-3.793-1.90.576-82.425-15.43.2281.9-0.5768-2.42515.4-3.228-2.10.637-8.52.576-15.62.6452.1-0.6378.5-2.57615.6-2.645-2.30.697-92.727-15.82.0482.3-0.6979-2.72715.8-2.048-2.50.758-9.52.879-161.4392.5-0.7589.5-2.87916-1.439-2.70.818-103.03-16.20.8312.7-0.81810-3.0316.2-0.831-2.90.879-10.53.181-16.40.2272.9-0.87910.5-3.18116.4-0.227-3.10.939-113.334-16.6-0.3373.1-0.93911-3.33416.60.337 543210电压/V-16.2-15.6-15-13.5-12-10.5-9-7.5-6-4.5-3.1-2.5-1.9-1.3-0.7-0.10.51.11.72.32.945.578.51011.51314.515.416-1-2-3-4-5电流/mA 由此可见，第一个拐点出现在电压为2.9伏，第二个拐点出现在电压为14.5伏时，电压为16.5时电流近似为零。

观察混沌现象，电路图为：

搜索“diyifanwen.net”或“第一范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，第一范文网，提供最新幼儿教育南京理工大学电工电子实验1 全文阅读和word下载服务。