專利名稱：三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子測量技術(shù)，具體說就是一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯不電路。
背景技術(shù)：
龐加萊截面是研究非線性動力學(xué)系統(tǒng)的有效方法。它是將動力學(xué)系統(tǒng)隨時間的連續(xù)運行軌道轉(zhuǎn)化成軌跡與一個截面(龐加萊截面)的交點(離散的映射)。龐加萊截面在將N維相空間縮減成N-I維的同時，又保持原連續(xù)動力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。用龐加萊截面判斷復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤為方便。當(dāng)系統(tǒng)運動狀態(tài)是周期時，龐加萊截面上只有一個不動點或少數(shù)離散的不動點；當(dāng)系統(tǒng)運動狀態(tài)是擬周期時，龐加萊截面上是一個封閉曲線；當(dāng)系統(tǒng)運動狀態(tài)是非周期時，龐加萊截面上是一些成片的密集點。因此，它既可以十分方便的區(qū)分周期和非周期運動，又能清楚的顯示出動力系統(tǒng)在截面上的結(jié)構(gòu)。選取不同的龐加萊截面，會得到不同的系統(tǒng)信息。如一個一周期運動的龐加萊截面上的映射點可能有一個，也可能有兩個。如果選取的不合適，可能沒有映射點。η周期運動的截面圖不一定是η個映射點而可能是小于η個映射點，等等。因此，在對龐加萊截面進(jìn)行分析時，選取合適的截面至關(guān)重要，否則可能得出不正確的結(jié)論。能靈活調(diào)整龐加萊截面的方向和位置以及清晰顯示是利用龐加萊截面法研究復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前主要利用計算機進(jìn)行數(shù)值仿真實現(xiàn)用龐加萊截面對復(fù)雜非線性系統(tǒng)的分析。示波器是電子測量中常用儀器。它的基本功能是顯示電壓波形或二維電壓相圖。 示波器本身不能顯示龐加萊截面。若能用示波器觀察任意龐加萊截面，尤其是用通用示波器，將具有更廣泛的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它是由輸入電路、任意截平面生成電路、控制信號形成電路和顯示信號形成電路組成的，輸入電路連接任意截平面生成電路，任意截平面生成電路連接控制信號形成電路，控制信號形成電路連接顯示信號形成電路，輸入電路還與顯示信號形成電路相連接。本發(fā)明還有以下技術(shù)特征(1)所述的任意截平面生成電路包括電阻R、Rxl、Rx2、Ryl、Ry2、Rzl、Rz2、I fl、I f2、電位器Rpi、第一雙聯(lián)電位器Rpx、第二雙聯(lián)電位器Rpy、第三雙聯(lián)電位器I Pz、穩(wěn)壓二極管Dz、第一運算放大器A1和第二運算放大器A2,電阻Rxl連接第一雙聯(lián)電位器Rpx的第一聯(lián)RpxH的一端， 第一雙聯(lián)電位器Rpx的第一聯(lián)RpxH的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器~的反相輸入端和電阻I^fl的一端，電阻I1的另一端連接第一運算放大器A1的輸出端和第二運算放大器A2的同相輸入端，電阻Ryl連接第二雙聯(lián)電位器Rpy的第一聯(lián)RpyH的一端，第二雙聯(lián)電位器Rpy的第一聯(lián)RpyH的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的反相輸入端，電阻Rzl連接第三雙聯(lián)電位器Iipz的第一聯(lián)RpzH的一端，第三雙聯(lián)電位器Iipz的第一聯(lián) Rpzl-!的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器A1的反相輸入端，電阻民2連接第一雙聯(lián)電位器Rpx的第二聯(lián)Rpx1_2的一端，第一雙聯(lián)電位器Rpx的第二聯(lián)Rpx1_2的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的同相輸入端，電阻Ry2連接第二雙聯(lián)電位器Rpy的第二聯(lián)RPyl-2的一端，第二雙聯(lián)電位器RPy的第二聯(lián)RPyl_2的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的同相輸入端，電阻Rz2連接第三雙聯(lián)電位器Rpz的第二聯(lián)RPz1_2的一端，第三雙聯(lián)電位器Rpz的第二聯(lián)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的同相輸入端和電阻Rf2，的一端，電阻Rf2的另一端接地，電位器的滑動端連接運算放大器A2的反相輸入端，電位器Rpi的兩端分別接參考電源+Vki和-Vki，第二運算放大器A2的輸出端連接電阻R，電阻R另一端作為截平面生成電路的輸出端，并連接穩(wěn)壓二極管Dz的一端，穩(wěn)壓二極管Dz的另一端接地，任意截平面生成電路輸出任意截平面信號VP。(2)所述的控制信號形成電路包括第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、或門 G、電容C1、電容C2和雙聯(lián)電位器Rp2，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接電容C1和雙聯(lián)電位器Rp2的第一聯(lián)Rt1，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端與或門G的一個輸入端連接，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接電容C2和雙聯(lián)電位器Rp2的第二聯(lián)RP2-2，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端與或門G的另一個輸入端連接，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端A與第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端B連接。(3)所述的顯示信號形成電路包括第一取樣保持電路、第二取樣保持電路、第三取樣保持電路、電容c3、電容C4和電容c5，第一取樣保持電路、第二取樣保持電路和第三取樣保持電路的控制輸入端互相連接，第一取樣保持電路的外接電容端接電容C3，電容C3的另一端接地，第二取樣保持電路的外接電容端接電容c4，C4的另一端接地，第三取樣保持電路的外接電容端接電容c5，C5的另一端接地。本發(fā)明提供一種用示波器對三維空間非線性系統(tǒng)的任意龐加萊截面進(jìn)行顯示的電路，可隨時方便地在線調(diào)整截面的方向和位置，從而為示波器增加了觀察非線性系統(tǒng)的運動軌跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及在線判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的功能，同時為檢測識別混沌狀態(tài)以及混沌教學(xué)演示等提供了方便有效的工具。本發(fā)明電路還能靈活調(diào)整龐加萊截面及交點的清晰度。


圖1為本發(fā)明的整體電路原理框圖；圖2為本發(fā)明的任意截平面生成電路圖；圖3為本發(fā)明的控制信號形成電路圖；圖4為本發(fā)明的顯示信號形成電路圖；圖5為本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)的任意截平面生成電路圖；圖6為本發(fā)明的顯示波形形成原理圖；圖7為本發(fā)明示波器顯示一周期的龐加萊截面；圖8為本發(fā)明示波器顯示兩周期的龐加萊截面；圖9為本發(fā)明示波器顯示六周期的龐加萊截面；圖10為本發(fā)明示波器顯示單渦混沌的龐加萊截面；圖11為本發(fā)明示波器顯示雙渦混沌和龐加萊截面。具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1 結(jié)合圖1-圖5，本發(fā)明一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，它是由輸入電路(1)、任意截平面生成電路O)、控制信號形成電路C3)和顯示信號形成電路⑷組成的，輸入電路(1)連接任意截平面生成電路O)，任意截平面生成電路( 連接控制信號形成電路(3)，控制信號形成電路C3)連接顯示信號形成電路G)，輸入電路(1)還與顯示信號形成電路⑷相連接。本發(fā)明還有以下技術(shù)特征所述的任意截平面生成電路⑵包括電阻R、Rxl> Rx2> Ryl> Ry2> Rzl> Rz2> Rfl> Rf2>電位器Rpi、第一雙聯(lián)電位器(Rpx)、第二雙聯(lián)電位器(Rpy)、第三雙聯(lián)電位器(Rpz)、穩(wěn)壓二極管 Dz、第一運算放大器(A1)和第二運算放大器(A2)，電阻(Rxl)連接第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第一聯(lián)(Rpxh)的一端，第一雙聯(lián)電位器(Rft)的第一聯(lián)(Rpjri)的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器A1的反相輸入端和電阻(Iifl)的一端，電阻(Iifl)的另一端連接第一運算放大器(A1)的輸出端和第二運算放大器(A2)的同相輸入端，電阻(Ryl)連接第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第一聯(lián)(RpyI-I)的一端，第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第一聯(lián)(RpyI-I)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的反相輸入端，電阻(Rzl)連接第三雙聯(lián)電位器(Rpz) 的第一聯(lián)(I^h)的一端，第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第一聯(lián)(Rpzh)的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器A1的反相輸入端，電阻(Rx2)連接第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第二聯(lián) (RPX1-2)的一端，第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第二聯(lián)(Rpx1_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的同相輸入端，電阻(Ry2)連接第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第二聯(lián)(RPyl_2)的一端，第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第二聯(lián)(RPyl_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器 A1的同相輸入端，電阻(Rz2)連接第三雙聯(lián)電位器(‘)的第二聯(lián)(RPz1_2)的一端，第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第二聯(lián)(RPz1_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器A1的同相輸入端和電阻(Rf2，)的一端，電阻0 f2)的另一端接地，電位器(I P1)的滑動端連接運算放大器八2的反相輸入端，電位器(Rpi)的兩端分別接參考電源+Vki和-Vki，第二運算放大器(A2) 的輸出端連接電阻(R)，電阻(R)另一端作為截平面生成電路的輸出端，并連接穩(wěn)壓二極管 (Dz)的一端，穩(wěn)壓二極管(Dz)的另一端接地，任意截平面生成電路輸出任意截平面信號VP。所述的控制信號形成電路C3)包括第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)、第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (6)、或門(G)、電容(C1)、電容(C2)和雙聯(lián)電位器(Rp2)，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)外接電容C1 和雙聯(lián)電位器(Rp2)的第一聯(lián)(Rph)，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)的輸出端與或門(G)的一個輸入端連接，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)外接電容C2和雙聯(lián)電位器(Rp2)的第二聯(lián)(RP2-2)，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸出端與或門(G)的另一個輸入端連接，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)的輸入端A與第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸入端B連接。所述的顯示信號形成電路包括第一取樣保持電路(7)、第二取樣保持電路(8)、第三取樣保持電路(9)、電容C3、電容C4和電容C5，第一取樣保持電路(7)、第二取樣保持電路 ⑶和第三取樣保持電路(9)的控制輸入端互相連接，第一取樣保持電路(7)的外接電容端接電容C3，電容C3的另一端接地，第二取樣保持電路(8)的外接電容端接電容C4，C4的另一端接地，第三取樣保持電路(9)的外接電容端接電容C5，C5的另一端接地。
實施例2 結(jié)合圖1-圖11，下面介紹本發(fā)明的各電路部分1、輸入電路輸入電路1(1)的目的是實現(xiàn)用示波器對各種待測系統(tǒng)信號的測量。主要功能是阻抗變換，以及按需要對信號進(jìn)行比例放大或縮小處理。接收待測系統(tǒng)的三個變量的電壓信號Vx、vy*vz，輸出對應(yīng)的三個電壓信號Vx'、Vy'和Vz'。2、任意截平面生成電路任意截平面生成電路1⑵是任意龐加萊截面ax+by+cz = d(其中a、b、c和d為任意實數(shù)值)的產(chǎn)生電路，如圖2和圖5所示。該電路的虛線框部分用來確定輸入信號的走向；任意截面電路是由加減法混合電路和無滯后電壓比較器構(gòu)成的，用于形成任意截平面信號Vp。3、控制信號形成電路控制信號形成電路1 (3)是確定待測信號穿出和穿入任意截面ax+by+cz = d的交點處，即信號軌跡通過截面時產(chǎn)生的交點處。通過兩個集成單穩(wěn)態(tài)電路將Vp轉(zhuǎn)換成控制信號Vz，電路如圖3所示。4、顯示信號形成電路顯示信號形成電路1(4)用于產(chǎn)生示波器顯示龐加萊截面信號的電路。該電路是由三個取樣保持電路和三個電容構(gòu)成的。該電路在控制信號Vz控制下同時分別將Vx'、 Vy'和Vz'轉(zhuǎn)成顯示信號Vta、、和Vte(其電路圖如圖4所示)。選擇它們中的兩個信號送入示波器，并可在任意雙蹤示波器上顯示出龐加萊截面在這兩個變量所構(gòu)成的相平面上的映射。結(jié)合圖1，本發(fā)明是一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，它是由輸入電路(1)、任意截平面生成電路O)、控制信號形成電路C3)和顯示信號形成電路(4)組成的。輸入電路(1)連接任意截平面生成電路O)，任意截平面生成電路( 連接控制信號形成電路(3)，控制信號形成電路C3)連接顯示信號形成電路G)，輸入電路(1)還與顯示信號形成電路(4)相連接。整個電路有五個調(diào)整端(其中一個用于調(diào)整截面交點的清晰度， 另外四個用于調(diào)整截面的系數(shù)大小，即截面的方向和位置)、三個輸出端Vt^Vtjy* Vte(接示波器)和三個輸入端乂丨和\)，^、\和\分別接收待測系統(tǒng)三個變量的輸出信號。所述的任意截平面生成電路圖2包括九個電阻(Rxl、Rx2、Ryl> Ry2> Rzl> Rz2> Rfl> Rf2和R)、一個電位器(Rpi)、三個雙聯(lián)電位器(RPx、Rpy和I Pz)、一個穩(wěn)壓二極管(Dz)、兩個運算放大器(A1和 A2)、兩個參考電源(+VK1*-VK1)和虛框內(nèi)的六個端1、2、3、Γ、2'和3'。1、2、3端是截面形成電路對應(yīng)的三個反相輸入端；1'、2'、3'端是該電路對應(yīng)的三個同相輸入端。1和 1'端接收Vx'信號；2和2'端接收V/信號；3和3'端接收Vz'信號。1端接電阻Rxl， 電阻I^xl的另一端連接雙聯(lián)電位器RpxH的一端，RpxH的滑動端(另一端與滑動端連接在一起)接運算放大器A1的反相輸入端；2端接電阻Ryl，電阻Ryl的另一端連接雙聯(lián)電位器Rpyw 的一端，Rpyw的滑動端(另一端與滑動端連接在一起)接運算放大器A1的反相輸入端；3 端接電阻Rzl，電阻Rzl的另一端連接雙聯(lián)電位器的一端，Rpzl-!的滑動端(另一端與滑動端連接在一起)接運算放大器A1的反相輸入端。1'端接電阻Rx2，電阻Rx2的另一端連接雙聯(lián)電位器RPx1_2的一端，RPx1_2的滑動端(另一端與滑動端連接在一起)接運算放大器A1 的同相輸入端；2'端接電阻Ry2，電阻Ry2的另一端連接雙聯(lián)電位器RPyl_2的一端，RPyl_2的滑動端(另一端與滑動端連接在一起)接運算放大器A1的同相輸入端；3'端接電阻民2，電阻 Rz2的另一端連接雙聯(lián)電位器RPz1_2的一端，RPz1_2的滑動端(另一端與滑動端連接在一起) 接運算放大器A1的同相輸入端。電阻Iifl的一端接運算放大器A1的反相輸入端，另一端接運算放大器A1的輸出端。電阻I f2的一端接運算放大器A1的同相輸入端，另一端接地。運算放大器A1的輸出端連接運算放大器A2的同相輸入端，電位器的滑動端連接運算放大器4的反相輸入端，電位器Rpi的兩端分別接參考電源+Vki和-Vki，運算放大器A2的輸出端連接電阻R，電阻R的另一端作為截平面生成電路圖2的輸出端，并連接穩(wěn)壓二極管Dz，穩(wěn)壓二極管Dz的另一端接地。任意截平面生成電路圖2輸出任意截平面信號VP。所述的控制信號形成電路圖3包括兩個集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5，6)、一個或門(G)、 兩個電容(C1和C2)、一個雙聯(lián)電位器Rp2。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5有兩個輸入端(A和B)，B端接高電平，A端接信號VP。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5外接一個電容C1和雙聯(lián)電位器Rpp1。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5的輸出端與或門(G)的一個輸入端相接；集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6有兩個輸入端(A 和B)，A端接低電平，B端接VP。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6外接一個電容C2和雙聯(lián)電位器RP2_2。 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6的輸出端與或門(G)的另一個輸入端相接。或門(G)的輸出端產(chǎn)生控制信號Vz。所述的顯示信號形成電路圖4包括三個集成取樣保持電路(7、8和9)、三個電容 (C3、C4和C5)。Vz同時接入三個集成取樣保持電路的控制輸入端，集成取樣保持電路7的信號輸入端接信號Vx'，集成取樣保持電路7的外接電容端接一個電容C3，電容C3的另一端接地。集成取樣保持電路7的輸出端輸出顯示信號為Vta ；集成取樣保持電路8的信號輸入端接信號V/，集成取樣保持電路8的外接電容端接一個電容C4，C4的另一端接地。集成取樣保持電路8的輸出端輸出顯示信號為Vtjy ；集成取樣保持電路9的信號輸入端接信號 Vz'，集成取樣保持電路9的外接電容端接一個電容(5，(5的另一端接地。集成取樣保持電路9的輸出端輸出顯示信號為Vte。V0x, V0y和Vte可兩兩送入示波器的χ和y輸入端。所述的任意截平面生成電路圖5與圖2的工作原理相同。兩電路的前面電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)完全相同一樣(不再重述)。只是后面電路結(jié)構(gòu)改變了，即運算放大器A1的輸出端接集成比較器C的同相輸入端，集成比較器的反相輸入端接電位器I P3的滑動端，電位器I P3 的兩端分別接參考電源+Vk2和_VK2，集成比較器的輸出端可直接輸出數(shù)字信號VP。實施例3 結(jié)合圖2-圖4、圖6-圖11，本發(fā)明所述的任意截平面生成電路O)，如圖 2 所不。由于 = Rf2 = Rf> Rxi = Rx2 = Rx> Ryi = Ry2 = Ry>Rzi = Rz2 = Rz>Rpxi-i = Rpxi-2 =Rpx> Rpyl-! = RPyl-2 = RPy、Rpz1-! = RPz1-2 = RPz,而且 1 與 1 ‘端總是一個接 Vx'另一個接地；2與2'端總是一個接V/另一個接地；3與3'端總是一個接Vz'另一個接地。無論怎樣調(diào)節(jié)雙聯(lián)電位器RPx、RPy或‘，都能保證運算放大器A1兩輸入端的電阻相等，即Rfl//
(Rxl+Rpxl-l) // (Ryl+Rpyl-l) // (Rzi+RPzi-i) = Rf2// (Rx2+Rpxi-2) // (Ry2+Rpyi-2) // (Rz2+Rpzi-2) = Rf//
(Rxl+Rpx)//(Ryl+RPy)//(Rzl+RPz)0又由于1、2、3端位于運算放大器(A1)的反相輸入端，1'、 2'、3'端位于運算放大器(A1)的同相輸入端。因此，對于任意龐加萊截面ax+by+CZ = d， 當(dāng)V接入1端時，a = -Rf/(Rx+RPx)；當(dāng)V接入1 ‘端時，a = Rf/(Rx+RPx)，而且a的取值范圍是-RfAx +RfAx。因此，調(diào)整Rft可以改變系數(shù)a的大小。當(dāng)V/接入2端時，b =-Rf/(Ry+RPy)；當(dāng) V/ 接入 2'端時，b = Rf/(Ry+RPy)，而且 b 的取值范圍是-Rf/Ry Rf/ Ry。因此，調(diào)整Rpy可以改變系數(shù)b的大小。同理，c的取值范圍是-RfAz Rf/Rz，調(diào)整Rpz可以改變系數(shù)(的大小。系數(shù)(1 = ￥11 =、0^-21 ' )/Rpi，其范圍是-Vki +VK1。因此，調(diào)整Rpi可以改變系數(shù)d的大小，同時，選取不同的Vki使d的調(diào)整范圍不同。通過調(diào)整雙聯(lián)電位器RPx、Rpy> Rpz和電位器Rpi可以靈活改變?nèi)我饨孛鎍x+by+cz = d的系數(shù)，從而獲得不同的截面。運算放大器A2、電位器Rpi及兩個參考電源-Vki和+Vki構(gòu)成無滯后電壓比較器、R 和Dz是比較器的限幅電路。當(dāng)比較器的輸入信號大于Vn時，輸出高電平；當(dāng)比較器的輸入信號小于\時，輸出低電平。R和Dz使電路輸出為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號VP，即圖2電路輸出的是任意龐加萊截面的信號VP。所述的控制信號形成電路(3)，如圖3所示。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5是在Vp的下降沿處產(chǎn)生正的窄脈沖Vzl。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6在Vp的上升沿處產(chǎn)生正的窄脈沖Vz2。上升沿為待測系統(tǒng)運行軌跡穿入任意截面ax+by+cz = d時產(chǎn)生一個交點處；下降沿為運行軌跡經(jīng)過一段時間以后穿出該截面時產(chǎn)生一個交點處。由于C1 = C2 = C, Rp2^1 = RP2_2 = Rp2,所以窄脈沖Vzl和Vz2的寬度Tw相等而且由C與Rp2的乘積決定。調(diào)整 Rp2可以改變龐加萊截面上點的清晰度。窄脈沖Vzl和Vz2經(jīng)或門(G)輸出控制信號Vz。所述的顯示信號形成電路(3)，如圖4所示。Vz同時分別控制三個取樣保持電路(7、8和9)產(chǎn)生三個顯示信號VtaJtjy和VQz。三個取樣保持電路(7、8和9)分別對三個信號Vx'、Vy'和 Vz'進(jìn)行取樣保持，并分別輸出Vta、、和Vte信號，其原理如圖6所示(由于三個輸出信號的原理相同，只示出Vta的形成原理)。圖4所示顯示信號形成電路的三個取樣保持電路(7、8和9)分別各接一個電容。 這三個電容的容量既不能太大又不能太小，太大漏電流小輸出電壓下降慢，但獲取時間變長；太小獲取時間小，但輸出電壓下降快。因此需要選擇相對合適的電容容量，本實例中選取C3 = C4 = C5 = lOnF。選取圖3所示控制信號形成電路中的C = 10nF,RP2 = IK ；當(dāng)調(diào)整圖2所示任意截平面生成電路的a = +l、b = +l、c = +l、d = +1. 6時，測量非線性蔡氏電路一周期的x_y龐加萊截面如圖7所示；兩周期的x-y龐加萊截面，如圖8所示。圖3和圖4的參數(shù)與上面的相同。當(dāng)調(diào)整圖2所示任意截平面生成電路的a =-0.0Kb = -Uc = IUd = -2時，測量非線性蔡氏電路六周期的x-y龐加萊截面，如圖 9所示。系統(tǒng)處于周期狀態(tài)，表明系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，其龐加萊截面上的點應(yīng)是穩(wěn)定的離散點。由圖7、圖8和圖9可以看出截面上的點是穩(wěn)定的若干個離散點。圖3和圖4的參數(shù)與上面的相同。調(diào)整圖2所示任意截平面生成電路的a = l、b =l、c = l、d= 1.6時，測量非線性蔡氏電路的單渦混沌的x-y龐加萊截面，如圖10所示。圖3和圖4的參數(shù)與上面的相同。調(diào)整圖2所示任意截平面生成電路a= l、b = 0. 56,c = l、d = 3. 2時，測量非線性蔡氏電路的雙渦混沌的x-y龐加萊截面，如圖11所示?；煦缧盘柧哂须S機性和非周期性其龐加萊截面上的點是成片的密集點。由圖10 和圖11可以看出截面上的點是成片的密集，而且在實測中可清楚觀測到截面上點的位置在不斷的變化。由于蔡氏電路具有豐富的各種狀態(tài)特性，如各種周期狀態(tài)和混沌狀態(tài)。本實例以蔡氏電路為待測非線性系統(tǒng)，通過本發(fā)明電路對幾種狀態(tài)進(jìn)行測試，圖7到圖11均是用通用雙蹤示波器測量后，再用照相機照出的照片。
權(quán)利要求
1.一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，它是由輸入電路(1)、任意截平面生成電路O)、控制信號形成電路C3)和顯示信號形成電路(4)組成的，其特征在于 輸入電路(1)連接任意截平面生成電路O)，任意截平面生成電路( 連接控制信號形成電路(3)，控制信號形成電路C3)連接顯示信號形成電路G)，輸入電路(1)還與顯示信號形成電路⑷相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，其特征在于所述的任意截平面生成電路⑵包括電阻1 、艮1、艮2、民1、民2、艮1、艮2、&1、1^2、電位器 RP1、第一雙聯(lián)電位器(Rpx)、第二雙聯(lián)電位器(Rpy)、第三雙聯(lián)電位器(Rpz)、穩(wěn)壓二極管Dz、第一運算放大器(A1)和第二運算放大器(A2)，電阻(Rxl)連接第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第一聯(lián) (Rpxw)的一端，第一雙聯(lián)電位器(Rft)的第一聯(lián)(RpxH)的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器A1的反相輸入端和電阻(Iifl)的一端，電阻(Iifl)的另一端連接第一運算放大器(A1)的輸出端和第二運算放大器(A2)的同相輸入端，電阻(Ryl)連接第二雙聯(lián)電位器 (Rpy)的第一聯(lián)(RpyI-I)的一端，第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第一聯(lián)(RpyI-I)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器(A1)的反相輸入端，電阻(Rzl)連接第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第一聯(lián)(RpzH)的一端，第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第一聯(lián)(Rpz1J的另一端與滑動端連接在一起連接第一運算放大器(A1)的反相輸入端，電阻(Rx2)連接第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第二聯(lián) (RPX1-2)的一端，第一雙聯(lián)電位器(Rpx)的第二聯(lián)(Rpx1_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器(A1)的同相輸入端，電阻(Ry2)連接第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第二聯(lián)(RPyl_2)的一端，第二雙聯(lián)電位器(Rpy)的第二聯(lián)(RPyl_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器(A1)的同相輸入端，電阻(Rz2)連接第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第二聯(lián)(RPz1_2)的一端，第三雙聯(lián)電位器(Rpz)的第二聯(lián)(RPz1_2)的另一端與滑動端連接在一起連接運算放大器(A1)的同相輸入端和電阻0 f2，)的一端，電阻(I^f2)的另一端接地，電位器(Rpi)的滑動端連接運算放大器(A2)的反相輸入端，電位器(Rpi)的兩端分別接參考電源+Vki和-Vki，第二運算放大器(A2)的輸出端連接電阻㈨，電阻(R)另一端作為截平面生成電路的輸出端，并連接穩(wěn)壓二極管(Dz)的一端，穩(wěn)壓二極管(Dz)的另一端接地，任意截平面生成電路輸出任意截平面信號Vp。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，其特征在于所述的控制信號形成電路⑶包括第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)、第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)、或門(G)、電容(C1)、電容(C2)和雙聯(lián)電位器(Rp2)，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)外接電容C1和雙聯(lián)電位器(Rp2)的第一聯(lián)(Rph)，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)的輸出端與或門(G)的一個輸入端連接，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)外接電容C2和雙聯(lián)電位器(Rp2)的第二聯(lián)(RP2-2)，第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸出端與或門(G)的另一個輸入端連接，第一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(5)的輸入端A與第二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(6)的輸入端B連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路，其特征在于所述的顯示信號形成電路包括第一取樣保持電路(7)、第二取樣保持電路(8)、第三取樣保持電路(9)、電容C3、電容C4和電容C5，第一取樣保持電路(7)、第二取樣保持電路 ⑶和第三取樣保持電路(9)的控制輸入端互相連接，第一取樣保持電路(7)的外接電容端接電容C3，電容C3的另一端接地，第二取樣保持電路(8)的外接電容端接電容C4，C4的另一端接地，第三取樣保持電路(9)的外接電容端接電容C5，C5的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維空間任意龐加萊截平面的示波器顯示電路。它是由輸入電路、任意截平面生成電路、控制信號形成電路和顯示信號形成電路組成的，輸入電路連接任意截平面生成電路，任意截平面生成電路連接控制信號形成電路，控制信號形成電路連接顯示信號形成電路，輸入電路還與顯示信號形成電路相連接。本發(fā)明提供一種用示波器對三維空間非線性系統(tǒng)的任意龐加萊截面進(jìn)行顯示的電路，可隨時方便地在線調(diào)整截面的方向和位置，從而為示波器增加了觀察非線性系統(tǒng)的運動軌跡內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及在線判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的功能，同時為檢測識別混沌狀態(tài)以及混沌教學(xué)演示等提供了方便有效的工具。本發(fā)明電路還能靈活調(diào)整龐加萊截面及交點的清晰度。
文檔編號G01R13/00GK102323464SQ20111013467
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者陳紅, 高美洲 申請人:黑龍江大學(xué)