KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2012

PYTANIE NR 38.
Jeżeli we wzmacniaczu zastosujemy ujemne sprzężenie zwrotne równoległe napięciowe, to wzmocnienie
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Ujemne sprzężenie zwrotne napięciowe zastosowane równolegle na wejściu zmniejsza wzmocnienie w porównaniu z układem bez sprzężenia, ale przede wszystkim je stabilizuje.
Wzmocnienie zamkniętopętlowe jest w dużym stopniu ustalane przez elementy w pętli sprzężenia, więc jest bardziej "stałe" mimo zmian parametrów wzmacniacza.

Pełne wyjaśnienie:

Ujemne sprzężenie zwrotne polega na tym, że część sygnału wyjściowego jest zawracana na wejście w taki sposób, aby przeciwdziałać zmianom sygnału (odejmować się od sygnału wejściowego). W praktyce skutkuje to tym, że wzmacniacz w pętli działa "spokojniej": ma mniejsze wzmocnienie, ale za to jest bardziej przewidywalny.

W przypadku ujemnego sprzężenia zwrotnego równoległego napięciowego (napięcie z wyjścia jest próbkowane i wprowadzane równolegle do wejścia), typowym skutkiem jest to, że wzmocnienie napięciowe zamkniętopętlowe staje się w dużej mierze ustalone przez sieć sprzężenia, a nie przez niepewne parametry samego wzmacniacza (np. rozrzut tranzystorów, zależność od temperatury, starzenie elementów). Dlatego odpowiedź "napięciowe będzie stałe." oddaje główną korzyść takiego sprzężenia: stabilizację wzmocnienia.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do typowego działania ujemnego sprzężenia?

  • "napięciowe wzrośnie." – ujemne sprzężenie zwrotne zwykle zmniejsza wzmocnienie w porównaniu do wzmocnienia otwartopętlowego. Zysk zyskuje się gdzie indziej: w liniowości, paśmie i odporności na zmiany parametrów.
  • "prądowe będzie stałe." – pytanie dotyczy topologii sprzężenia napięciowego. Stałość wzmocnienia prądowego nie jest tu właściwą konkluzją; ponadto bez dodatkowych danych o konfiguracji trudno byłoby mówić o "stałym" wzmocnieniu prądowym.
  • "napięciowe zmaleje." – to bywa prawdą jakościowo (ujemne sprzężenie obniża wzmocnienie), ale w pytaniu sprawdzana jest kluczowa własność sprzężenia: ustalanie/stabilizowanie wzmocnienia. Dlatego odpowiedź o "stałości" jest trafniejsza w kontekście nauczania teorii sprzężeń.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz "ujemne sprzężenie zwrotne", myśl: mniej zysku, ale lepsza kontrola parametrów. A gdy pojawia się "sprzężenie napięciowe", skup się na wzmocnieniu napięciowym i zależności od elementów sieci sprzężenia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To takie połączenie, w którym część sygnału wyjściowego wraca na wejście i odejmuje się od sygnału wejściowego. Skutek: zwykle mniejsze wzmocnienie, ale lepsza stabilność parametrów, mniejsze zniekształcenia i mniejsza wrażliwość na rozrzut elementów.
Najczęściej obniża wzmocnienie w porównaniu z pracą bez sprzężenia, ale jednocześnie ustala (stabilizuje) wartość wzmocnienia zamkniętopętlowego. Dzięki temu wynik mniej zależy od parametrów tranzystorów czy temperatury, a bardziej od elementów w pętli sprzężenia.
Bo wzmocnienie zamkniętopętlowe jest w dużej mierze determinowane przez sieć sprzężenia, a nie przez zmienny zysk wewnętrzny wzmacniacza. "Stałe" oznacza tu: bardziej powtarzalne i mniej wrażliwe na zmiany elementów, zasilania czy temperatury, a nie absolutnie niezmienne.
"Równoległe" odnosi się do sposobu dołączenia sygnału sprzężenia na wejściu: sygnał zwrotny jest dołączony równolegle do źródła sygnału, czyli zwykle miesza się jako prądy w węźle wejściowym. Taka topologia wpływa m.in. na rezystancję wejściową i sposób sumowania sygnałów.
Sprzężenie napięciowe rozpoznasz po tym, że układ "pobiera" informację o napięciu wyjściowym (np. dzielnik rezystorowy z wyjścia) i wykorzystuje ją do sterowania wejściem. Typowy przykład to dzielnik w pętli wzmacniacza operacyjnego ustawiający wzmocnienie.
W sensie parametrów (wzmocnienie, zniekształcenia) zwykle poprawia stabilność, ale w sensie dynamicznym (oscylacje) może pogorszyć margines fazy, jeśli pętla ma duże opóźnienia lub dodatkowe bieguny. Dlatego w praktyce sprawdza się stabilność i stosuje kompensację.
Najczęściej: bardziej przewidywalne wzmocnienie, mniejsze zniekształcenia nieliniowe, mniejszy wpływ temperatury i starzenia, poszerzenie pasma przenoszenia oraz lepsza odporność na zakłócenia. To kluczowe w urządzeniach audio, pomiarowych i w torach analogowych.
Najczęstsze to mylenie sprzężenia ujemnego z dodatnim oraz automatyczne uznawanie, że sprzężenie "zwiększa wzmocnienie". Inny błąd to nieuwzględnienie typu (napięciowe/prądowe, szeregowe/równoległe) i odpowiadanie ogólnie, bez odniesienia do wzmocnienia napięciowego.
Jako ogólna zasada: tak, ujemne sprzężenie zwykle obniża wzmocnienie. Jednak w testach często sprawdza się najważniejszy efekt użytkowy, czyli stabilizację (ustalenie) wzmocnienia zamkniętopętlowego. Dlatego warto czytać, co dokładnie ma być ocenione w pytaniu.
Naucz się czterech podstawowych topologii sprzężenia (szeregowe/równoległe oraz napięciowe/prądowe) i ich typowych skutków: wpływ na wzmocnienie, rezystancję wejściową i wyjściową. Ćwicz na schematach wzmacniaczy operacyjnych i prostych wzmacniaczy tranzystorowych.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 33% zdających egzamin. bardzo trudne

Źródła:

  • Sedra, Smith: "Microelectronic Circuits" (rozdziały o ujemnym sprzężeniu zwrotnym i wzmacniaczach ze sprzężeniem), wydania akademickie – sekcje o gain with feedback
  • Horowitz, Hill: "The Art of Electronics" (części o sprzężeniu zwrotnym i stabilizacji wzmocnienia), rozdziały o feedback in amplifiers
  • Tietze, Schenk: "Układy półprzewodnikowe" / "Semiconductor Circuit Design" (działy o sprzężeniu zwrotnym, wpływie na wzmocnienie i stabilność parametrów)

Materiały:

  • Podręczniki z elektroniki analogowej (rozdziały o sprzężeniu zwrotnym)
  • Materiały dydaktyczne o wzmacniaczach operacyjnych i pętli sprzężenia
  • Zadania rachunkowe: wyprowadzenie wzoru na wzmocnienie zamkniętopętlowe z czynnikiem beta

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego