[实用新型]一种可实现欠阻尼振动共振的非线性模拟电路结构

说明书

本实用新型公开了一种可实现欠阻尼振动共振的非线性模拟电路结构，包括：加法功能模块、积分功能模块、信号放大功能模块、乘法功能模块、反相功能模块、阻尼功能模块；本实用新型电路结构基于欠阻尼振动共振理论，使用高频周期信号代替随机共振中的噪声，与微弱信号共同驱动系统，高频周期信号更容易调节，因此该电路结构效率更高，对微弱信号有很好的放大与检测效果；当前人们对振动共振电路的研究大多是过阻尼振动共振对应的模拟电路结构，对欠阻尼振动共振的非线性模拟电子电路研究较少，本实用新型电路结构特点在于存在一个阻尼项，可以通过调节阻尼系数观察其对系统输出响应幅值的影响，从而更好的研究振动共振。

技术领域

本实用新型属于微弱信号检测技术领域，具体涉及一种可实现欠阻尼振动共振的非线性模拟电路结构。

背景技术

在过去的几十年中，非线性科学的发展进入一个崭新的阶段，随着非线性理论的进一步深入研究，出现了越来越多的非线性动力学现象。分岔、多稳态以及混沌等现象的研究已经成为非线性理论研究的重要方向，突变理论、耗散结构理论等以非线性系统为研究对象的新型学科也相继出现；与线性系统不同，非线性系统代表不规则的运动方式，两者从系统空间状态表达式来说最大的不同在于非线性系统不满足叠加定理。在对非线性系统的研究中，人们使用噪声与微弱信号共同激励非线性系统，非线性系统出现了随机共振现象。这种系统在适当强度噪声激励下输出响应增强的非线性现象，一定程度上加强了人们对理解自然、社会以及经济、金融系统的认识与理解。

随机共振的发展同一时期，双谐波信号广泛应用于各个学科领域，随之出现了一个全新的非线性现象—振动共振，振动共振与随机共振的不同之处在于，振动共振使用高频周期信号代替噪声。振动共振由于使用双谐波信号驱动非线性系统，相比于随机共振，更容易调节与实现，同时能量使用效率更高。振动共振在物理、化学、生物学、神经科学、生态学、机械工程等领域有着广泛的研究。

目前，人们对于振动共振的研究不只局限于理论与数值模拟方法，也通过实验的方法进一步深入研究振动共振。人们对振动共振的模拟电子电路的研究大多是过阻尼近似，即阻尼系数较大的情况下，而对欠阻尼区域振动共振的非线性模拟电子电路结构研究较少。需要特别指出的是，过阻尼振动共振模型在一定程度上是欠阻尼振动共振模型在阻尼系数较大下的近似，即欠阻尼振动共振模型较过阻尼振动共振更具普适性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种可实现欠阻尼振动共振的非线性模拟电路结构，采用欠阻尼振动共振的电路结构，当前人们对振动共振电路的研究大多是过阻尼电路结构，对欠阻尼振动共振模拟电路研究较少。本实用新型电路结构特点在于存在一个阻尼项，可以通过调节阻尼系数观察其对系统输出响应幅值增益的影响，从而进一步的研究振动共振；

为了达到上述技术目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种可实现欠阻尼振动共振的非线性模拟电路结构，包括：加法功能模块、积分功能模块、信号放大功能模块、乘法功能模块、反相功能模块、阻尼功能模块；

所述加法功能模块分别为A1加法模块和A2加法模块；积分功能模块分别为I1积分模块和I2积分模块；信号放大功能模块分别为E1信号放大模块和E2信号放大模块；乘法功能模块分别为M1乘法模块和M2乘法模块；

微弱信号和高频周期信号输入所述A1加法模块；A1加法模块、反相功能模块、阻尼功能模块的输出与A2加法模块的输入连接；A2加法模块的输出与I1积分模块的输入连接；I1积分模块的输出与E1信号放大模块的输入连接；E1信号放大模块的输出与I2积分模块的输入连接；I2积分模块的输出与E2信号放大模块的输入连接；E2信号放大模块的输出为系统的输出；