KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 16.
Na który parametr generatora fali prostokątnej, którego schemat przedstawiono na rysunku, mają wpływ elementy R2 i C2?
Ilustracja przedstawia schemat elektroniczny generatora fali prostokątnej, który jest częścią egzaminu zawodowego dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Elementy R2 i C2 tworzą człon czasowy RC, który wyznacza tempo ładowania/rozładowania kondensatora do progów przełączania układu. Zmiana R2 lub C2 zmienia stałą czasową, a więc bezpośrednio wpływa na czas utrzymywania się jednego ze stanów przebiegu prostokątnego – tutaj na czas trwania stanu wysokiego.

Pełne wyjaśnienie:

W generatorach fali prostokątnej opartych o elementy RC (tzw. generatory relaksacyjne/astabilne) kluczowy jest mechanizm ładowania i rozładowania kondensatora pomiędzy progami przełączania elementu sterującego (np. komparatora, przerzutnika Schmitta lub układu czasowego). To właśnie czas dojścia napięcia na kondensatorze do progu przełączenia determinuje, jak długo na wyjściu utrzymuje się dany poziom logiczny.

Para R2 i C2 stanowi typowy człon czasowy. Gdy kondensator ładuje się lub rozładowuje przez rezystor, przebieg napięcia na kondensatorze jest wykładniczy, a szybkość zmian opisuje stała czasowa c4 = R·C. Zwiększenie R2 lub C2 powoduje większą c4, czyli wolniejsze osiąganie progów przełączania – w efekcie wydłuża się odpowiedni odcinek czasu w przebiegu wyjściowym.

  • Odpowiedź "Na czas trwania stanu wysokiego." jest poprawna, ponieważ w rozpatrywanym schemacie R2 i C2 odpowiadają za fragment cyklu pracy generatora, w którym wyjście pozostaje w stanie wysokim (czas tH). Zmiana wartości R2 lub C2 zmieni zatem długość tego stanu.
  • Odpowiedź "Na czas trwania stanu niskiego." byłaby poprawna tylko w takiej topologii, w której R2 i C2 determinują odcinek rozładowania/ładowania odpowiadający stanowi niskiemu. W tym zadaniu wskazano wpływ na stan wysoki, więc ta opcja nie pasuje do roli elementów w pokazanym układzie.
  • Odpowiedź "Na poziom napięcia fali prostokątnej." dotyczy amplitudy (poziomów H/L), która zwykle wynika z napięcia zasilania, ograniczeń stopnia wyjściowego i obciążenia, a nie z samej stałej czasowej RC. R2 i C2 w typowym generatorze czasowym nie "ustawiają" amplitudy, tylko czas.
  • Odpowiedź "Na poziom składowej stałej przebiegu." opisuje przesunięcie DC (średnią wartość sygnału). W generatorach cyfrowo-prostokątnych średnia zmienia się głównie jako konsekwencja wypełnienia i poziomów H/L, a nie jako niezależnie regulowany parametr przez pojedynczy człon RC. W tym kontekście R2 i C2 są kojarzone przede wszystkim z czasem trwania stanu.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w schemacie widzisz parę R i C przy wejściu progowym/komparatorze, najpierw szukaj odpowiedzi odnoszących się do czasów tH/tL i wypełnienia, a dopiero potem do amplitudy czy składowej stałej.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To układ wytwarzający sygnał o dwóch poziomach (niski/wysoki) przełączanych okresowo w czasie. Parametry takiego sygnału to m.in. częstotliwość, czas stanu wysokiego, czas stanu niskiego i wypełnienie. Często realizuje się go jako generator astabilny z elementami RC.
Człon RC ustala tempo zmian napięcia na kondensatorze (ładowanie/rozładowanie). Ponieważ przełączenie następuje po osiągnięciu progów, stała czasowa R·C bezpośrednio wpływa na czasy trwania stanów oraz na okres. To typowy "układ czasowy" w generatorach relaksacyjnych.
Rezystor w torze RC ogranicza prąd ładowania/rozładowania kondensatora, więc zmienia szybkość dochodzenia do progów przełączania. Amplituda prostokąta wynika zwykle z zasilania i stopnia wyjściowego (poziomy H/L), a nie z wartości rezystora w członie czasowym.
Szukaj kondensatora, którego napięcie decyduje o przełączaniu (wejście komparatora/Schmitta). Następnie sprawdź, przez które rezystory kondensator się ładuje w fazie odpowiadającej stanowi wysokiemu na wyjściu. Te elementy (R i C) wyznaczają czas tej fazy.
tH to czas trwania stanu wysokiego, a tL to czas trwania stanu niskiego w jednym okresie sygnału. Z tych czasów wynika okres T = tH + tL oraz wypełnienie D = tH/T. W zadaniach egzaminacyjnych często pytanie dotyczy, które elementy wpływają na tH lub tL.
Tak. Jeśli R2 i C2 zmieniają jeden z czasów (np. tH), to automatycznie wpływają na okres T, a więc i na częstotliwość f = 1/T. Dodatkowo zmienia się stosunek tH do T, czyli wypełnienie. W praktyce jeden człon RC rzadko zmienia tylko jeden "izolowany" parametr.
Najczęściej myli się fazę ładowania z fazą rozładowania i przez to przypisuje elementom RC wpływ na niewłaściwy stan (wysoki zamiast niski lub odwrotnie). Druga pułapka to wybór odpowiedzi o amplitudzie, choć układ RC zwykle steruje czasem, a nie poziomem napięcia wyjściowego.
Ustaw pomiar szerokości impulsu (pulse width) lub kursory czasowe na zboczach sygnału. Zwiększ C2 (np. podstawiając większą pojemność) i obserwuj, czy odcinek odpowiadający danemu stanowi (wysoki lub niski) się wydłuża. Zwykle zmiana jest wyraźna nawet bez obliczeń.
Gdy potrzebna jest lepsza stabilność częstotliwości (mniejsze odchyłki od temperatury i tolerancji elementów). Generatory RC są proste, ale mniej dokładne. Rezonator kwarcowy lub ceramiczny daje stabilniejszy sygnał zegarowy, co bywa wymagane w układach cyfrowych i pomiarowych.
Ćwicz rozpoznawanie na schemacie: elementu progowego (Schmitt/komparator), kondensatora czasowego i ścieżek ładowania/rozładowania. Naucz się pojęć tH, tL, T, wypełnienie. Rób krótkie zadania "który element co zmienia" i weryfikuj w symulatorze lub na oscyloskopie.
info

Około 46% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "Elementy R2 i C2 tworzą człon czasowy RC, który wyznacza tempo ładowania/rozładowania kondensatora do progów przełączania układu."

Źródła:

  • Texas Instruments, "NE555, SA555, SE555 Precision Timers" (datasheet), section "Astable Operation" (SLFS022) – https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf (accessed 2026-03-01)
  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd Edition, rozdziały o obwodach RC oraz generatorach relaksacyjnych (Cambridge University Press, 2015)
  • All About Circuits, artykuł edukacyjny o timerze 555 w trybie astabilnym (zależności czasów od R i C) – https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-timer-astable-multivibrator/ (accessed 2026-03-01)

Materiały:

  • Noty katalogowe popularnych układów generatorów (np. 555) – opis trybu astabilnego
  • Podstawowe podręczniki elektroniki analogowej: rozdziały o układach RC i generatorach relaksacyjnych
  • Ćwiczenia laboratoryjne: obserwacja wpływu R i C na tH/tL na oscyloskopie

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego