KWALIFIKACJA INF1 - STYCZEŃ 2019

PYTANIE NR 11.
Na rysunku przedstawiono schemat
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny wtórnika napięciowego, co jest zgodne z poprawną odpowiedzią na pytanie
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wtórnik napięciowy to układ ze wzmacniaczem operacyjnym o wzmocnieniu napięciowym równym 1, zwykle z bezpośrednim ujemnym sprzężeniem zwrotnym z wyjścia na wejście odwracające oraz sygnałem podanym na wejście nieodwracające. Taki układ działa jako bufor (separacja impedancyjna).

Pełne wyjaśnienie:

Układ wtórnika napięciowego (bufora) jest jedną z podstawowych konfiguracji wzmacniacza operacyjnego. Jego celem nie jest "mocne" wzmacnianie amplitudy, lecz odseparowanie źródła sygnału od obciążenia.

Typowe cechy rozpoznawcze wtórnika:

  • Ujemne sprzężenie zwrotne 100%: wyjście jest połączone bezpośrednio z wejściem odwracającym.
  • Sygnał wejściowy jest doprowadzony na wejście nieodwracające.
  • Wzmocnienie napięciowe w przybliżeniu wynosi 1, więc napięcie na wyjściu "podąża" za napięciem wejściowym.

Dlaczego odpowiedź "wtórnika napięciowego." pasuje do takiego schematu? Ponieważ przy ujemnym sprzężeniu zwrotnym wzmacniacz operacyjny dąży do zrównania napięć na obu wejściach (w stanie liniowym). Gdy wyjście jest zawrócone na wejście odwracające, a sygnał jest na wejściu nieodwracającym, wyjście ustala się tak, aby było (prawie) równe wejściu.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują (w typowym ujęciu)?

  • "komparatora analogowego." – komparator zwykle pracuje bez liniowego ujemnego sprzężenia zwrotnego (albo ma dodatnie sprzężenie dla histerezy). Jego wyjście nasyca się do stanów skrajnych, a nie wiernie odtwarza napięcie wejściowe.
  • "wzmacniacza różnicowego." – wzmacniacz różnicowy wymaga dwóch niezależnych sygnałów wejściowych oraz charakterystycznej sieci rezystorów zapewniającej wzmocnienie różnicy napięć. Samo "zwarcie" wyjścia z jednym wejściem nie tworzy typowego wzmacniacza różnicowego.
  • "wzmacniacza odwracającego." – konfiguracja odwracająca ma sygnał podany na wejście odwracające przez rezystor oraz drugi rezystor w pętli sprzężenia zwrotnego; daje odwrócenie fazy i wzmocnienie zależne od stosunku rezystancji. We wtórniku nie ma tej klasycznej pary rezystorów ustawiającej wzmocnienie.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli na schemacie widzisz bezpośrednie połączenie wyjścia z wejściem odwracającym i sygnał na wejściu nieodwracającym, to najczęściej jest to właśnie wtórnik (bufor).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wtórnik napięciowy to konfiguracja wzmacniacza operacyjnego, w której napięcie wyjściowe jest prawie równe napięciu wejściowemu (wzmocnienie ok. 1). Układ działa jak bufor: ma bardzo dużą impedancję wejściową i małą wyjściową, dzięki czemu nie obciąża źródła sygnału.
Najczęściej rozpoznasz go po bezpośrednim połączeniu wyjścia z wejściem odwracającym (ujemne sprzężenie zwrotne 100%) oraz doprowadzeniu sygnału na wejście nieodwracające. Taki układ "podąża" wyjściem za wejściem i stabilizuje pracę w zakresie liniowym.
Ujemne sprzężenie zwrotne wymusza, aby napięcia na wejściach wzmacniacza operacyjnego były prawie równe. Gdy wyjście jest połączone z wejściem odwracającym, a sygnał trafia na wejście nieodwracające, wyjście ustala się na poziomie wejścia, co daje wzmocnienie bliskie 1.
Wtórnik pracuje liniowo dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu i odtwarza napięcie wejściowe na wyjściu. Komparator zazwyczaj pracuje bez takiego sprzężenia (albo z dodatnim dla histerezy) i przełącza wyjście w stany skrajne w zależności od tego, które wejście ma wyższe napięcie.
W torach sygnałowych wtórnik służy do buforowania i separacji impedancyjnej, np. między czujnikiem/pomiarem a dalszym stopniem przetwarzania. Dzięki temu podłączenie kolejnych bloków nie powoduje istotnego obciążenia źródła ani spadków napięcia, co poprawia jakość i powtarzalność pomiaru.
Nie. Wtórnik jest konfiguracją nieodwracającą: sygnał jest podany na wejście nieodwracające, a wyjście śledzi wejście, zachowując tę samą polaryzację i fazę (w idealnym przybliżeniu). Odwrócenie fazy jest typowe dla konfiguracji odwracającej, gdy sygnał wchodzi na wejście odwracające.
W klasycznym wtórniku nie stosuje się rezystorów ustawiających wzmocnienie: sprzężenie zwrotne jest realizowane bezpośrednio przewodem (wyjście do wejścia odwracającego). Rezystory mogą się pojawić jako elementy dodatkowe (np. ograniczające prąd), ale nie są konieczne do uzyskania wzmocnienia 1.
Wejście wzmacniacza operacyjnego (zwłaszcza w układach z tranzystorami polowymi) pobiera bardzo mały prąd, więc obciążenie źródła jest niewielkie. Dzięki temu wtórnik nadaje się do współpracy z "delikatnymi" źródłami sygnału, które nie mogą oddać większego prądu bez zniekształceń.
Najczęstsze pomyłki to nieuwzględnienie, na które wejście (+/−) podano sygnał, oraz mylenie komparatora z układem liniowym. Uczniowie często patrzą tylko na obecność sprzężenia zwrotnego, a nie na to, czy jest ono ujemne i czy tworzy typową konfigurację (np. wtórnik lub odwracający).
Wzmacniacz odwracający ma wejście przez rezystor na wejściu odwracającym oraz rezystor w pętli sprzężenia zwrotnego, co daje wzmocnienie zależne od ich stosunku i odwrócenie fazy. Wtórnik zwykle ma sygnał na wejściu nieodwracającym i bezpośrednie połączenie wyjścia z wejściem odwracającym, z wzmocnieniem ok. 1.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 69% zdających egzamin. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Taki układ działa jako bufor (separacja impedancyjna)."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics), rozdziały o wzmacniaczach operacyjnych i sprzężeniu zwrotnym, wyd. Cambridge University Press (polskie wydania/opracowania – zależnie od dostępności).
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", rozdział dotyczący wzmacniaczy operacyjnych: konfiguracje nieodwracające/odwracające oraz wtórnik napięciowy (voltage follower).
  • Texas Instruments, "Op Amp Basics" / materiały edukacyjne TI o podstawowych konfiguracjach wzmacniacza operacyjnego (w tym voltage follower/buffer): https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZT100 (dostęp 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki elektroniki analogowej (rozdziały o wzmacniaczu operacyjnym i sprzężeniu zwrotnym)
  • Noty aplikacyjne producentów WO – konfiguracje podstawowe (voltage follower/buffer)
  • Zadania z rozpoznawania konfiguracji WO na schematach

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego