KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2009

PYTANIE NR 29.
Który układ należy zastosować, aby porównać badane napięcie z napięciem odniesienia i zależnie od różnicy otrzymać na wyjściu układu sygnał logiczny 0 lub 1?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Układ służący do porównania badanego napięcia z napięciem odniesienia i wygenerowania na wyjściu stanu dwustanowego (0/1) to komparator. Komparator przełącza wyjście w zależności od tego, czy napięcie na wejściu jest większe czy mniejsze od wartości odniesienia.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu opisano funkcję: porównać napięcie mierzone z napięciem odniesienia i na podstawie znaku różnicy uzyskać na wyjściu sygnał logiczny "0" lub "1". Taki element funkcjonalny w elektronice to komparator napięcia.

Dlaczego "Komparator" jest poprawny?
Komparator ma dwa wejścia (zwykle oznaczane jako nieodwracające i odwracające). Na jedno podaje się napięcie badane, na drugie napięcie odniesienia (próg). Gdy napięcie badane przekroczy próg, wyjście przełącza się w stan wysoki; gdy spadnie poniżej progu, wyjście przełącza się w stan niski (dokładna polaryzacja zależy od konfiguracji wejść). Dzięki temu na wyjściu otrzymuje się informację dwustanową, nadającą się do dalszej obróbki w logice cyfrowej.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "Demultiplekser" nie porównuje napięć. Służy do rozdzielania jednego sygnału wejściowego na jedno z wielu wyjść, zależnie od stanu linii adresowych/sterujących.
  • "Multiplekser" również nie realizuje porównania progowego. Jego zadaniem jest wybór jednego z wielu sygnałów wejściowych i podanie go na wspólne wyjście, także na podstawie linii wyboru.
  • "Stabilizator" nie służy do oceny relacji "większe/mniejsze względem odniesienia" w formie 0/1, tylko do utrzymywania (stabilizacji) napięcia zasilania na możliwie stałym poziomie mimo zmian obciążenia lub napięcia wejściowego.

Wskazówka egzaminacyjna: jeżeli w treści pojawia się "napięcie odniesienia", "próg" i "na wyjściu 0/1", to zwykle chodzi o komparator (czasem komparator z histerezą, gdy pojawia się odporność na zakłócenia). MUX/DEMUX kojarz z wyborem/rozdziałem kanałów, a stabilizator z zasilaniem.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Komparator napięcia to układ, który porównuje dwa napięcia (np. mierzone i odniesienia) i przełącza wyjście w stan niski lub wysoki zależnie od tego, które napięcie jest większe. Używa się go m.in. do detekcji progów, alarmów pod-/nadnapięciowych i zamiany sygnału analogowego na dwustanowy.
Na jedno wejście podajesz napięcie badane, na drugie napięcie odniesienia (próg). Gdy napięcie badane przekroczy próg, wyjście komparatora zmienia stan; gdy spadnie poniżej progu, wraca do drugiego stanu. To daje prostą informację logiczną przydatną w układach cyfrowych.
Komparator pracuje w trybie przełączającym: nie wzmacnia liniowo jak typowy wzmacniacz operacyjny, tylko szybko przechodzi w jeden z dwóch stanów wyjścia. Dzięki temu jego sygnał jest interpretowalny jako "0/1" (stan niski/wysoki) dla dalszej logiki, np. bramek lub mikrokontrolera.
Wzmacniacz operacyjny jest zwykle projektowany do pracy liniowej z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (np. wzmacniacze, filtry). Komparator jest zoptymalizowany do szybkiego porównywania i przełączania stanów wyjścia. W praktyce komparator częściej ma wyjście typu open-collector/open-drain i inne parametry dynamiki.
Multiplekser wybiera jeden z wielu sygnałów wejściowych i podaje go na wspólne wyjście na podstawie linii adresowych. Nie porównuje wartości napięć względem progu i nie podejmuje decyzji "większe/mniejsze". Dlatego do porównania napięcia badanego z odniesieniem używa się komparatora, a nie MUX.
Demultiplekser działa odwrotnie niż multiplekser: kieruje jeden sygnał wejściowy na jedno z wielu wyjść, zależnie od sygnałów sterujących. To element do rozdziału kanałów, a nie do detekcji progu. Jeśli w zadaniu kluczowe jest napięcie odniesienia i wynik 0/1, właściwy będzie komparator.
Nie. Stabilizator utrzymuje możliwie stałe napięcie zasilania (np. 5 V lub 3,3 V) mimo zmian obciążenia i napięcia wejściowego. Nie generuje informacji logicznej o tym, czy napięcie badane jest większe czy mniejsze od progu. Do takiej "decyzji" potrzebny jest komparator.
Komparator z histerezą stosuje się, gdy sygnał wejściowy jest zaszumiony lub wolno narasta i mógłby powodować "drganie" wyjścia w okolicy progu. Histereza wprowadza dwa progi przełączania (dla narastania i opadania), co stabilizuje działanie i poprawia odporność na zakłócenia.
Najczęściej myli się komparator z multiplekserem/demultiplekserem, bo wszystkie występują w blokach "cyfrowych". Inny błąd to wybór stabilizatora, bo "pracuje na napięciu". Warto zapamiętać: słowa "odniesienie", "próg", "większe/mniejsze" i wynik "0/1" wskazują na komparator.
Szukaj w treści elementów: porównanie dwóch napięć, obecność napięcia odniesienia/progu oraz informacja, że wyjście ma dać stan logiczny 0/1. To opis funkcji komparatora. Jeśli pojawia się wybór jednego z wielu kanałów, wtedy chodzi o multiplekser; jeśli rozdział na wyjścia – demultiplekser.
info

Około 68% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Układ służący do porównania badanego napięcia z napięciem odniesienia i wygenerowania na wyjściu stanu dwustanowego (0/1) to komparator."

Źródła:

  • Texas Instruments, "LM393 Low-Power, Low-Offset Voltage, Dual Comparators" (datasheet), sekcje: Functional Description / Applications, https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393.pdf (dostęp 2026-03-01)
  • Analog Devices, "Comparator Basics" (artykuł/poradnik), https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/comparator-basics.html (dostęp 2026-03-01)
  • Wikipedia (EN), "Comparator", opis działania komparatora napięcia, https://en.wikipedia.org/wiki/Comparator (dostęp 2026-03-01)

Materiały:

  • Karty katalogowe komparatorów (np. LM393/LM339) i noty aplikacyjne o progach oraz wyjściu open-collector
  • Podręcznik podstaw elektroniki analogowej: wzmacniacze operacyjne i komparatory
  • Materiały producentów (TI/Analog Devices) o różnicach między komparatorem a wzmacniaczem operacyjnym

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego