[发明专利]一种示波器显示庞加莱截面的电路

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电子测量技术，具体说就是一种示波器显示庞加莱截面的电路。

(二)背景技术

庞加莱截面法被广泛应用于非线性动力系统的研究中，庞加莱截面是将非线性动力系统的轨线以截面上的交点(即轨迹穿越截面的点)显现出来，在庞加莱截面上可以方便地观测系统产生的周期现象，观测到非线性动力系统的交点随时间的演化过程，还可以观察到n维相空间轨迹内部复杂的结构等。示波器的基本功能是显示电压波形及二维电压的相图，因此示波器不可能显示庞加莱截面。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能在三维空间里将非线性系统的庞加莱截面显示出来的示波器显示庞加莱截面的电路。

本发明的目的是这样实现的：它是由模数转换电路、波形转换电路、开关电路和降扰电路组成的，模数转换电路连接波形转换电路，波形转换电路连接开关电路，开关电路连接降扰电路。

本发明还有以下技术特征：

(1)所述的模数转换电路包括电阻R1、电位器Rw1、运算放大器A、电阻R2、稳压二极管Dz和两个参考电源+V_R和-V_R，电阻R1、电位器Rw1连接运算放大器A的输入端，运算放大器A的输出端连接电阻R2，电阻R2连接稳压二极管Dz。通过一个模数转换电路将一个信号从z端输入并转换成数字信号。

(2)所述的波形转换电路包括第一集成单稳态触发器、第二集成单稳态触发器、电容C、双联电位器Rw2和或门G，第一集成单稳态触发器和第二集成单稳态触发器的输出端均与或门G的输入端相连，第一集成单稳态触发器和第二集成单稳态触发器分别连接电容C、双联电位器Rw2和或门G。通过波形转换电路将数字信号转换成在上升沿和下降沿均为极窄正脉冲信号Vz。

(3)所述的开关电路是由两个乘法器构成的，控制信号Vz同时控制两个乘法器，两个乘法器各自的另外一端分别接两个不同的模拟输入信号x和y，x和y分别与Vz相乘后产生Vx和Vy信号。

(4)所述的降扰电路是由两个乘法器构成，控制信号Vz同时控制两个乘法器，两个乘法器各自的另外一输入端分别接入Vx和Vy信号，Vx和Vy分别与Vz相乘后实现降低干扰的目的，产生效果较佳的Vxx和Vyy信号。将Vxx和Vyy信号送入示波器，就可显示出庞加莱截面。

本发明能在三维空间里将非线性系统的庞加莱截面用示波器显示出来，从而为示波器增加了观测非线性系统内部运动轨迹的功能，同时为检测识别和研究混沌以及混沌教学演示等提供了方便有效的工具。

(四)附图说明

图1为本发明的整体电路原理框图；

图2为本发明的模数转换电路图；

图3为本发明的波形转换电路图；

图4为本发明的开关电路图；

图5为本发明的降扰电路图；

图6为本发明产生数字信号的原理波形；

图7为本发明产生Vz的原理波形；

图8为本发明产生Vx或Vy的原理波形；

图9为示波器显示的一周期相图；

图10为本发明示波器显示的一周期的庞加莱截面；

图11为示波器显示的两周期相图；

图12为本发明示波器显示的两周期庞加莱截面；

图13为示波器显示的混沌相图；

图14为本发明示波器显示的混沌庞加莱截面；

图15为示波器显示的混沌相图；

图16为本发明示波器显示的混沌庞加莱截面；

图17为示波器显示的混沌相图；

图18为本发明示波器显示的混沌庞加莱截面；

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1：结合图1，本发明一种示波器显示庞加莱截面的电路，它是由模数转换电路(1)、波形转换电路(2)、开关电路(3)和降扰电路(4)组成的。模数转换电路(1)连接波形转换电路(2)，波形转换电路(2)连接开关电路(3)，开关电路(3)连接降扰电路(4)。

本发明还有以下技术特征：

所述的模数转换电路(1)包括电阻R1、电位器Rw1、两个参考电源+V_R和-V_R、运算放大器A、电阻R2和稳压二极管Dz。电阻R1连接运算放大器A的同相输入端，电位器Rw1连接运算放大器A的反相输入端，运算放大器A的输出端连接电阻R2，电阻R2连接稳压二极管Dz。通过波形转换电路(2)将数字信号转换成在上升沿和下降沿均为极窄正脉冲信号Vz。