（3）最低频率1HZ。 具体性能指标： ① 非线性失真
设计要求输出波形十分接近正弦波，不能有明显的波形不符，失真度不能大于0.5％。 ② 频率要求
本设计要求设计出超低频正弦信号，经查阅相关资料得知，超低频信号范围为30~300赫兹，而本设计要求最低频率为1赫兹。因而设计出信号频率范围是1~300赫兹，并且在此范围内频率连续可调。 ③ 输出要求
本设计预定输出为0~10V可调电压.。 设计具体内容
首先对设计要求做进一步分析，明确设计所达到的目的即产生超低频可调正弦信号。预确定设计方案，进行方案可行性论证，进行方案对比，确立最终设计方案。构建整体设计思路，并作出方案框图。结合实际电子元器件进行再次方案修正。对整体电路进行拆分，分成相对独立的单元电路，振荡信号产生电路，电压放大电路，输出衰减电路，简化设计。进行局部单元电路设计，分别对其进行实际计算和实验仿真，明确单元电路性能指标。整体电路组装调试，multisim仿真实测。在实测的基础上，进行实物电路焊接，完成设计报告。
第2章 电路设计
2.1 超低频可调正弦信号发生器总体设计方案
方案一
设计采用三点式LC振荡电路，电路由晶体管，电阻，电容以及高频扼流圈组成，直流电源接高频扼流圈再接晶体管集电极是为了避免电源对振荡回路的高频信号短路，在小功率电路设计中可用电阻代替。三点式振荡电路由于反馈电压取自电感上，而电感对高次谐波阻抗大，故引起振荡回路输出谐波分量增大，输出波形不理想，三点式电路连接复杂，需要高频扼流圈并且输出频率也比较大。
方案二
本设计采用RC串并联网络进行选频，利用μA741运算放大器以及负反馈网络组成振荡信号产生电路。
RC振荡电路选频网络 电压放大电路 输出 振荡产生电路可以产生包含多种频率的正弦信号，选频网络对由振荡电路产生的高带宽的频率进行选择，选频后经过电压放大电路进行二级放大信号，最后输出稳定的而且可以带负载的可调正弦波。直流稳压电源为±12V，对需要直流偏置的电器元件进行供电。此方案电路简洁，无需复杂电路元件，可控性也比较直流稳压电源 理想。 综上对比，在经济以及电路简单安全性方面考虑，选择方案二作为本设计的最终设计方案，具体设计如下
图2.1 整体电路框图 2.2 具体电路设计
2.2.1 RC振荡选频电路设计
RC振荡选频网络由运放（μA741）构成的基本放大电路，选频网络，以及反馈网络组成。其电路图2.2如下
正弦波发生电路能产生一定频率和幅度的正弦交流信号，它是一种能将直流电源能量自行转换为交流振荡能量的电路。在某些电路中，输入端不外接信号而其输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为自激振荡。所以在这种电路中，自激振荡正是所需要的。因此为了使振荡器
在接通电源后能自行起振,要求电路开始工作时环路增益必须满足下面的起振条件AF>1,在振荡建立的过程中，随着振幅不断增大，电路中的非线性元器件特性的限制，使得AF值逐渐下降，最后达到AF=1，即进入稳定的振荡过程。
图中，R2，R3构成反馈网络，当满足??2≥2??3时，电路即可振荡起来。??4,??5和??1,??2构成选频电桥，并且??4=??5，??1=??2，此时即可以选择特定频率输出。选择不同的阻值电阻和不同容量的电容可以改变不同的输出频率，在电阻??2两端并联的一对稳压二极管??1,??2.。由于稳压管的稳压特性，使??2两端导通电压保持不变，这样就可以稳定输出电压。
其频率特性为：
1
f0=
2πRC
并且
??Vmax
1= 3
????=0
反馈电路电压增益为????后约为3。
=
??2??3
+1 刚刚起振时确保????大于3，振荡稳定
2.2.2 电压放大电路设计
由于产生的正弦波幅度已经较大，所以不再采用晶体管放大电路，用同相运算放大器进行信号放大，其设计电路图如下图2.3所示。
前级信号由??12输入运算放大器3引脚，经负反馈放大，其电压增益为
????=
??10??11
+1=
35.1
+1=1.6。μA741运放7,4引脚用±15直流电源进行供电。
使其确保输出电压波形不失真。电压放大后由运放6引脚输出。
2.2.3 输出及直流稳压电源电路设计
本设计要求输出电压可调，因而输出要接可调分压电阻来实现电压可调。可具体用下图2.4来表示。
上图2.4利用电阻和电位器分压式衰减将输出分为两个量程????1和 ????2。，根据不同的电压需要范围选择合适的量程。量程分别为3~10V，?? 0~3V，
??1
图2.3 电压放大电路
????2
并且可连续调节。
直流稳压电源设计如下图2.5所示。
利用LM7815和LM7915设计±15V直流稳压电源，可稳定输出±15V电压。此单元电路将两个电路合并为一个电路设计，进一步简化了设计，节省了器件。
超低频可调正弦信号发生器整体电路图设计如下图2.6所示
2.3 元器件型号选择
1. 运算放大器选择μA741。主要技术参数为： 输入失调电压：U≤1.0Mv 输入失调电流：I≤20nA 输入基极电流：??????电源电压：±15V 其接线图下图2.7所示
其集成引脚图如图2.8所示
2. 二极管选用1N4001型稳压二极管。其反向峰值电压为50V，耐压能力比较大。最大正想导通压降为1.1V，具有很好的稳幅作用。故选用其作为稳压二极管。
3. 电阻，电容其他电子元器元件根据实际电路，选频，放大需要调节适合的大小。
4. 设计选频网络采用改变电阻方式来调节输出频率，调节滑线变阻器图2.7 μA741接线图
来改变电路的电阻比较容易，而且可连续调节，连续调节电容容量不容易实现。调节电位器用双联同轴电位器，可使电阻同时变化。
图2.8 集成运放引脚图
图2.6 超低频可调正弦信号发生器整体图
图2.5 直流稳压电压
≤80nA 最大输出电压幅度：????????=±14V
2.4 EWB仿真、数据分析
按照图中所标示的数据计算得出由振荡电路输出电压为±7.8V正弦信号，经一级电压放大，放大倍数为????=??10+1。计算得出由运算放大器输出电压大小
11
??
为±12V正弦电压，仿真图如下图2.9所示。
上图2.9中可以看出电路可以起振，并且起振良好，波形完整。经测量，输出电压峰值为7.8V，频率调节良好，调节双联同轴电位器可以使频率由1HZ连续变化到380HZ。满足超低频要求。
将振荡产生的正弦波信号输入电压放大器的3号引脚进行电压二级放大，经过负反馈放大，增益为????=??10+1=5.1+1=1.6，得到输出电压峰值为12.3V，
11
??3
不超过运放直流电压，没有失真。波形完整，信号稳定。
经运算放大器放大后的信号仿真数据如下图2.10所示
本设计按照要求输出电压，频率均可变化，以满足不同的实际需求。经严格设计，本设计频率可调范围为1~300HZ（±10%）。电压输出为0~10V可调。其中，频率有两个档，调节电容大小即可改变。电压有两个档，选择不同电位器，调节电位器即可得到不同输出。分别如下 输出频率调节如下表 1.5μ档 0.1μf档 图2.9 振荡电路产生信号波形
输出频率1~24HZ 输出频率24~300HZ 输出频率调节
输出电压3~10V 输出电压0~3V 输出电压调节
输出电压调节如下表 选择并调节??16档 选择并调节??17档
图2.10 运放放大后波形图
超低频可调正弦信号发生器
