KWALIFIKACJA ELM5 - TEST WIEDZY NR 3

PYTANIE NR 27.
Analizując schemat blokowy wzmacniacza operacyjnego, zidentyfikuj funkcję bloku zwanego "sumatorem inwertującym".
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
"Sumator inwertujący" w układach na wzmacniaczu operacyjnym realizuje sumę (ważoną) kilku sygnałów doprowadzonych przez rezystory do wejścia odwracającego, a na wyjściu pojawia się wynik o przeciwnym znaku (odwrócony). Pozostałe odpowiedzi opisują tylko jeden aspekt albo błędne operacje (mnożenie/dzielenie).

Pełne wyjaśnienie:

"Sumator inwertujący" to typowa konfiguracja wzmacniacza operacyjnego, w której wiele sygnałów wejściowych jest doprowadzanych (zwykle przez osobne rezystory) do wejścia odwracającego. Dzięki sprzężeniu zwrotnemu wzmacniacz operacyjny tak steruje wyjściem, aby węzeł przy wejściu odwracającym utrzymywał się na potencjale bliskim odniesieniu (często nazywa się to w praktyce "wirtualną masą", gdy wejście nieodwracające jest na masie).

W efekcie prądy od poszczególnych źródeł sygnału sumują się w tym węźle (działa zasada superpozycji), a napięcie wyjściowe przyjmuje taki znak, by "zrównoważyć" sumę prądów przez element sprzężenia zwrotnego. To właśnie oznacza część nazwy "sumator" (sumowanie wpływów wielu wejść), a część "inwertujący" (odwrócenie znaku sygnału na wyjściu względem wkładu wejściowego).

Odpowiedź "Sumuje sygnały wejściowe i odwraca ich fazę." jest zgodna z ideą tego bloku: wykonywana jest suma (często ważona) i uzyskuje się wynik odwrócony. W praktyce w elektronice analogowej precyzyjniej mówi się o odwróceniu znaku/polaryzacji niż o "fazie", ale sens pozostaje ten sam dla sygnałów sinusoidalnych (odwrócenie o 180°).

Pozostałe propozycje są niepełne albo błędne:

  • "Zmienia fazy sygnału wejściowego." – opisuje tylko inwersję jednego sygnału, a pomija kluczową cechę sumatora, czyli możliwość łączenia kilku wejść w jeden wynik.
  • "Mnoży sygnały wejściowe." – klasyczny sumator na WO nie realizuje iloczynu sygnałów; do mnożenia potrzebne są inne układy (np. mnożniki analogowe).
  • "Dzieli sygnały wejściowe." – dzielenie sygnałów nie jest funkcją sumatora; takie operacje wymagają specjalizowanych struktur (np. log/antilog lub układów dzielących).

Na egzaminie warto zapamiętać: jeśli sygnały wchodzą przez rezystory do wejścia "−", a jest sprzężenie zwrotne, to typowo jest to sumowanie oraz odwrócenie wyniku.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To konfiguracja WO, w której kilka sygnałów doprowadza się (zwykle przez rezystory) do wejścia odwracającego, a na wyjściu otrzymuje się ich sumę (często ważoną) z odwróconym znakiem. Stosuje się ją do mieszania sygnałów i tworzenia kombinacji liniowych.
Węzeł przy wejściu "−" zbiera prądy od wielu wejść. Dzięki sprzężeniu zwrotnemu WO ustala napięcie wyjściowe tak, aby napięcie w tym punkcie było bliskie napięciu odniesienia na wejściu "+". To wymusza sumowanie wpływów poszczególnych sygnałów.
W konfiguracji odwracającej wzrost napięcia na wejściu przez rezystor powoduje taki kierunek prądu, że WO musi zmienić napięcie wyjściowe w przeciwną stronę, aby utrzymać warunek pracy ze sprzężeniem zwrotnym. Skutkiem jest wynik o przeciwnym znaku (inwersja).
Najczęściej tak jest wykorzystywany, ale formalnie może mieć jedno wejście i wtedy działa jak zwykły wzmacniacz odwracający. Nazwa "sumator" podkreśla możliwość dołączania wielu sygnałów przez osobne rezystory i uzyskania na wyjściu ich wspólnego wyniku.
Typowo są to: wzmacniacz operacyjny, rezystory wejściowe (po jednym na każde źródło sygnału) oraz rezystor w sprzężeniu zwrotnym. Dodatkowo bywa użyte napięcie odniesienia na wejściu "+". W praktyce dobór rezystorów ustala "wagi" poszczególnych wejść.
Dla sygnału sinusoidalnego odwrócenie znaku jest równoważne przesunięciu fazy o 180°. W elektronice analogowej często mówi się po prostu o inwersji (zmianie znaku), bo nie dotyczy to wyłącznie sinusoid, ale każdego przebiegu w zakresie pracy liniowej układu.
W sumatorze inwertującym sygnały wejściowe są wprowadzane przez rezystory do wejścia "−", a wejście "+" jest zwykle na masie lub odniesieniu. W układach nieodwracających sygnał podaje się na "+", a dzielnik/sprzężenie prowadzi na "−". To szybka wskazówka na egzaminie.
Klasyczny sumator na WO realizuje operację liniową (sumę ważoną), wynikającą z praw obwodów i sprzężenia zwrotnego. Mnożenie i dzielenie to operacje nieliniowe, które wymagają specjalnych układów (np. mnożników analogowych) lub dodatkowych przekształceń (log/antilog).
Częsty błąd to skupienie się tylko na słowie "inwertujący" i pominięcie sumowania wielu wejść. Inny to mylenie "fazy" z ogólną inwersją znaku. Zdarza się też, że uczniowie przypisują sumatorowi "mnożenie", bo kojarzą go z "mieszaniem" sygnałów w sensie potocznym.
Warto przećwiczyć rozpoznawanie podstawowych konfiguracji WO (odwracająca, nieodwracająca, sumator, komparator), znać role wejść "+" i "−" oraz sens sprzężenia zwrotnego. Pomagają proste ćwiczenia: narysuj układ i opisz, co stanie się z wyjściem po zmianie jednego wejścia.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 60% zdających egzamin. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że pozostałe odpowiedzi opisują tylko jeden aspekt albo błędne operacje (mnożenie/dzielenie).

Źródła:

  • Texas Instruments, "Op Amps for Everyone" (application report/book), rozdział o podstawowych konfiguracjach wzmacniacza operacyjnego (inverting amplifier i summing amplifier), https://www.ti.com/lit/pdf/slod006 - accessed 2026-02-28
  • Analog Devices, "Op Amp Basics" (education/tutorial), sekcja o konfiguracji odwracającej i sumowaniu, https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/op-amp-basics.html - accessed 2026-02-28
  • Wikipedia (EN), "Summing amplifier" – opis koncepcji sumatora (w tym odwracającego) i zasady superpozycji w typowej konfiguracji na wzmacniaczu operacyjnym, https://en.wikipedia.org/wiki/Summing_amplifier - accessed 2026-02-28

Materiały:

  • Noty aplikacyjne o podstawowych konfiguracjach wzmacniaczy operacyjnych (sumator odwracający)
  • Podręczniki z elektroniki analogowej: rozdziały o WO i sprzężeniu zwrotnym
  • Ćwiczenia laboratoryjne: budowa sumatora odwracającego i pomiary wzmocnienia dla kilku wejść

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego