Título
Diseño de osciladores caóticos integrados
Autor
HUGO DE LEON HIDALGO
Colaborador
ALEJANDRO DIAZ SANCHEZ (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Continuous time chaotic oscillators are a special type of nonlinear systems that shows an aperiodic behavior and a continuous wide band. This characteristic is very attractive in some applications like spread spectrum communications.
Since first discoveries of this behavior until nowadays, there has been a wide searching in trying to understand its dynamics and functioning, in looking for new schemes of chaotic circuits and trying to control it.
Because of continuous time chaotic oscillators applications are realized through integrated circuits, this work focuses to the development of integrated circuits chaotic oscillators. It has been realized some efforts in the matter of integrating chaotic oscillators. However, most of them are implemented through the state variable method that shows that transforms the circuit in a different form using integrators, multipliers and other devices additional to the circuit. This has the disadvantage that increases the area, power consumption, noise and cost. On the other hand, the direct realization of the circuit shows some challenges like the reduced robustness of some chaotic oscillators when their dynamic elements are taken to the range of integration values or the lack of chaotic behavior in this range of their parameters. This, added to the inherent problems of integrated circuits such as parasitic elements and nonlinearities make almost impossible the direct realization of chaotic oscillators on integrated circuits.
This work introduces a new technique that allows the direct integration of chaotic circuits. The technique consists in the introduction of a periodic oscillator inside the nonlinear resistance of the chaotic oscillator. The resulting effect is the increasing in the mixing of the trajectories in the phase space description and of the robustness of the circuit against the variation on the element values and parasitic. All these, allows the realization of robust integrated chaotic circuits.
They are shown three cases of chaotic circuits in order to exemplify the technique. Nonlinear resistances are realized through models of different levels of abstraction and through a new architecture of second generation “current conveyor” proposed
in this work that shows a periodic behavior and allows us to demonstrate the method.
The knowledge generated by this work was traduced in the conception of a new chaotic oscillator that was fabricated. Results of measurements of the circuit are compared with simulation
Los osciladores caóticos continuos en el tiempo son un tipo especial de circuitos no lineales que se comportan de manera aperiódica, por lo que presentan un banda continua, extendida en un amplio rango del espectro de frecuencias. Esta característica parece ser atractiva en algunas aplicaciones, sobre todo en el área de comunicaciones de espectro extendido. Desde los primeros descubrimientos de este comportamiento hasta nuestro días, ha habido una amplia investigación de estos circuitos tratando de comprender su dinámica y mecanismo de funcionamiento, introduciendo nuevos esquemas de circuitos que presenten el comportamiento, formas nuevas de controlarlo, etc. Debido a que las aplicaciones de los osciladores caóticos continuos en el tiempo se realizan a través de circuitos integrados, este trabajo se enfoca al tema del desarrollo de circuitos osciladores caóticos integrados en chip. Se han realizado algunos esfuerzos por integrar este tipo de circuitos. Sin embargo, la mayoría de ellos los implementa a través del método de variables de estado, que transforma el circuito en una forma diferente, usando integradores, sumadores, multiplicadores, etc. Esto tiene muchas desventajas por que incrementa el número de dispositivos necesarios para realizarlo y con ello incrementa el área, consumo de potencia, ruido y por consiguiente el costo. Por el otro lado, la realización directa de estos circuitos presenta muchos desafíos pues algunos de ellos reducen su robustez al llevar el valor de sus elementos dinámicos a la región de integración, y otros simplemente no presentan comportamiento caótico en esta región. Esto, aunado a los problemas inherentes de los circuitos integrados, como parásitas y no linealidades, hace casi imposible la realización directa de los osciladores caóticos en circuitos integrados. En este trabajo se presenta una técnica que permite integrar osciladores caóticos de manera directa. La técnica consiste en la inclusión de un oscilador periódico dentro de la resistencia no lineal. Esto tiene el efecto de incrementar el mezclado de las trayectorias en el espacio de fase y de robustecer al circuito contra las variaciones de los valores de los elementos y las parásitas del mismo, lo que permite la realización de circuitos caóticos integrados robustos. Se presentan tres casos específicos de circuitos para ejemplificar la técnica.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
marzo de 2008
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
DeLeón-Hidalgo H
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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