potrzebuję schemat generatora akustycznego GA1
• Oryginalny generator akustyczny GA-1 (FPN Poznań / UNITRA-ZOPAN) jest klasycznym generatorem sinusoidalnym mostka Wiena ze stabilizacją amplitudy żarówką 6 V / 0,1 A (wersja FPN) lub termistorem NTC MAZ-20 (wersja ZOPAN).
• Pełny schemat ideowy znajduje się w instrukcji serwisowej GA-1 (format PDF, skan – patrz sekcja „Praktyczne wskazówki” – linki do publicznie dostępnych archiwów).
• Układ obejmuje: wzmacniacz operacyjny (hybryda tranzystorowa), mostek Wiena z przełączanymi sekcjami RC (20 Hz – 20 kHz), pre-regulator amplitudy i sieciowy zasilacz transformatorowy ok. 2×12 V / 9–12 W.
Kluczowe punkty
– Sygnał wyjściowy: 0-2 V RMS, THD ≈ 0,5–1 %.
– Zasilanie: 230 V AC → transformator → prostownik → filtr RC ok. ±15 V (symetryczne w wersji ZOPAN).
– Element nieliniowy (żarówka / NTC) utrzymuje poziom sygnału bez przesterowania.
Blok wzmacniacza – wczesna hybryda tranzystorowa lub pojedynczy wzmacniacz operacyjny (w późniejszych egzemplarzach µA741), wzmocnienie otwarte ≈ 200.
Filtr mostka Wiena
• Ramiona aktywne: R1, C1 (szereg) i R2, C2 (równolegle).
• Przełącznik zakresów (S1) wybiera 3 dekady: 20–200 Hz, 200 Hz–2 kHz, 2–20 kHz (FPN) lub 10–100 kHz (ZOPAN). Typowe wartości jednego toru: R = 10 kΩ–1 MΩ, C = 10 nF–1 µF.
• Dokładna częstotliwość:
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi R C} \]
po przełączeniu S1 RC są mnożone/dzielone o ×10.
Stabilizacja amplitudy
• Żarówka 6 V/0,1 A w pętli ujemnego sprzężenia – jej rezystancja rośnie z temperaturą, ograniczając wzmocnienie do ≈ 3.
• Wersja ZOPAN: NTC MAZ-20 w szeregu z rezystorem, podobny efekt.
Wzmacniacz wyjściowy / tłumik – potencjometr 1 kΩ–2,5 kΩ w obwodzie sprzężenia dla płynnej regulacji poziomu oraz wyjściowe BNC/CINCH przez kondensator 4,7 µF.
Zasilacz
• Transformator 230 V/ ∼ (2×12 V lub 1×15 V), prostownik mostkowy, kondensator 1000 µF/35 V, rezystor-bleeder 2,2 kΩ.
• Niektóre płytki zawierają stabilizator ±12 V (LM7812/7912).
Po włączeniu zasilania wzmacniacz ma zbyt duże wzmocnienie (A > 3), więc mostek Wiena zaczyna oscylować. Gdy amplituda rośnie, żarówka/NTC nagrzewa się, podnosząc rezystancję → efektywne wzmocnienie spada do punktu krytycznego (A ≈ 3) i sygnał stabilizuje się z małymi zniekształceniami.
R1 = R2 = 10 kΩ, C1 = C2 = 82 nF → f₀ ≈ 194 Hz na pierwszym podzakresie.
Przełączanie obejmuje zamianę RC ×10 lub ÷10.
Część źródeł offline myli GA-1 z późniejszymi ćwiczeniowymi „generatorami brzęczykowymi” bazującymi na UL1403 lub NE555 (fala prostokątna). Oryginalny GA-1 to generator sina – nie prostokątny – i nie zawiera UL1403.
– Instrukcje i schematy GA-1 krążą w formie PDF-ów skanowanych z lat 70/80; najczęściej udostępniane są na forum Elektroda.pl (wątek: „schemat generatora akustycznego GA-1”) oraz w repozytorium dydaktyka.fizyka.szc.pl.
– Współcześnie do celów edukacyjnych zastępuje się GA-1 przystępnymi cenowo generatorami DDS (AD9833, Si5351) lub mini-generatorami falowym (FY-6800, MHS-5200A) z THD < 0,1 %.
– Trend branżowy zmierza w stronę cyfrowej syntezy bez elementu nieliniowego; symulację lampy/NTC realizuje DSP.
• Żarówka vs NTC – przy braku oryginału można zastosować szereg diód 1N4148 z rezystorem 100 Ω w pętli sprzężenia; jednak TRH (Total Harmonic Distortion) wzrośnie.
• Kalibracja: podać sygnał 1 kHz do oscyloskopu, dobrać prąd żarówki tak, aby sinusoida była bez „spłaszczeń” i THD ≤ 1 %.
• Zamiennik transformatora: dowolny 2×12 V/0,5 A z ekranem; napięcie wyższe grozi nadmiernym nagrzaniem żarówki, co powoduje „dziurawe” widmo.
• Dokumentacja GA-1 podlega ochronie prawa autorskiego (Ustawa 4 lutego 1994 r.). Upublicznianie pełnego skanu jest dozwolone tylko w granicach dozwolonego użytku lub za zgodą właściciela praw (Skarb Państwa / FPN-Poznań).
• W odpowiedzi podaję lokalizację publicznie dostępnych skanów – pobieranie odbywa się na własną odpowiedzialność.
– Zakres napięcia sieciowego 230 V ± 10 % bez układu soft-start może powodować różnice w odporności na wzbudzenie.
– Stabilność temperaturowa zależy od obudowy: zamknięcie w metalowej skrzynce + niewielka wentylacja ogranicza dryft częstotliwości do < 0,05 %.
– Lampowy element nieliniowy starzeje się; po kilku tysiącach godzin rezystancja zimnego włókna wzrasta i układ może gasnąć po kilku sekundach.
– Porównanie klasycznego mostka Wiena (żarówka) z algorytmem AGC w układach DDS (np. AD9106) pod względem THD i szumu fazowego.
– Badanie wpływu różnych opto-elementów (LED+LDR, Vactrol) na stabilność amplitudy przy szybkim strojeniu RC.
– Implementacja GA-1 w LT-Spice / Multisim wraz z modelem termicznym żarówki – ułatwia dydaktykę.
Generator akustyczny GA-1 to historyczny, edukacyjny generator sinusoidalny 20 Hz – 20 kHz, oparty na mostku Wiena i stabilizacji amplitudy żarówką lub termistorem. Schemat nie jest powszechnie publikowany, lecz można go legalnie pozyskać z otwartych repozytoriów lub forów (PDF-y skanów instrukcji FPN/UNITRA-ZOPAN). Przy naprawie kluczowe są: kondensatory, element stabilizacji (żarówka/NTC) i przełączniki RC. Współczesne alternatywy to generatory DDS, lecz klasyczny GA-1 wciąż stanowi cenne narzędzie dydaktyczne do demonstracji analogowych metod generacji niskozniekształceniowej sinusoidy.
