KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 16.
Na rysunku przedstawiono schemat układu przerzutnika Schmitta. Rezystancja RE w tym układzie zapewnia
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego, konkretnie przerzutnika Schmitta, który jest często używany w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystancja RE w przerzutniku Schmitta jest elementem dodatniego sprzężenia zwrotnego. To sprzężenie powoduje powstanie dwóch różnych progów przełączania (dla narastania i opadania sygnału), czyli histerezy. Dzięki temu układ jest mniej podatny na szum i nie "drga" w pobliżu progu.

Pełne wyjaśnienie:

Przerzutnik Schmitta (układ z histerezą) różni się od "zwykłego" komparatora tym, że ma dwa różne progi przełączania: jeden dla sygnału rosnącego, a drugi dla sygnału malejącego. Taki efekt uzyskuje się przez dodatnie sprzężenie zwrotne, czyli takie, które częściowo "podtrzymuje" aktualny stan wyjścia i przesuwa efektywny próg w zależności od tego, czy wyjście jest w stanie wysokim, czy niskim.

Odpowiedź "sprzężenie zwrotne, dzięki któremu układ wykazuje histerezę" jest właściwa, ponieważ rezystor oznaczony jako RE (w typowych realizacjach Schmitta) uczestniczy w pętli sprzężenia ustalającej poziomy progów. W rezultacie układ ma "martwą strefę" między progami, co praktycznie:

  • zapobiega wielokrotnemu przełączaniu przy zaszumionym sygnale wejściowym,
  • ułatwia formowanie wolno narastających przebiegów do postaci stabilnych stanów logicznych.

Pozostałe odpowiedzi opisują inne zjawiska, ale nie są istotą działania przerzutnika Schmitta:

  • "zmniejszenie stromości zbocza sygnału wyjściowego" – histereza nie służy do spowalniania zboczy. Zbocza zależą głównie od szybkości elementu przełączającego i obciążenia, a nie od samego rezystora sprzężenia (typowo celem jest stabilne przełączenie, a nie "wygładzanie").
  • "usunięcie składowej stałej w sygnale wyjściowym" – usuwanie składowej stałej kojarzy się z kondensatorem separującym lub filtrem górnoprzepustowym. W przerzutniku Schmitta kluczowe jest przesuwanie progów, a nie separacja DC na wyjściu.
  • "zmniejszenie napięciowego poziomu wyzwalania" – w Schmittcie nie chodzi o "zmniejszenie" jednego progu, tylko o rozszczepienie progu na dwa (górny i dolny). Dodatnie sprzężenie może podnieść jeden próg i obniżyć drugi (względem punktu odniesienia), tworząc histerezę.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach pojawiają się słowa "sprzężenie zwrotne" i "histereza" w kontekście przerzutnika Schmitta, zwykle jest to kierunek właściwy. Schmitt to przede wszystkim "komparator odporny na szum" dzięki dwóm progom przełączania.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Histereza to różnica między dwoma progami przełączania: jednym dla narastania i drugim dla opadania sygnału wejściowego. Dzięki temu układ nie przełącza się wielokrotnie, gdy wejście jest zaszumione lub powoli przechodzi przez okolice progu.
Dodatnie sprzężenie zwrotne doprowadza część sygnału wyjściowego na wejście w taki sposób, że "wspiera" aktualny stan. To przesuwa efektywny próg zależnie od stanu wyjścia, tworząc dwa progi przełączania i stabilizując pracę przy zakłóceniach.
Bo ma dwa różne progi przełączania (histerezę). Małe wahania napięcia w pobliżu jednego progu nie powodują natychmiastowego powrotu do poprzedniego stanu. Układ wymaga "wyraźniejszej" zmiany, aby przełączyć się z powrotem.
Typowe zastosowania to formowanie sygnałów z przycisków (ograniczenie drgań styków), czujników oraz sygnałów wolnozmiennych. Schmitt zamienia je na stabilne poziomy logiczne, które można bezpiecznie podać na wejścia układów cyfrowych.
Nie. Usuwanie składowej stałej realizuje się zwykle kondensatorem separującym lub filtrem górnoprzepustowym. Przerzutnik Schmitta odpowiada za progowe przełączanie z histerezą, czyli kontrolę progów i odporność na szum.
Szukaj ścieżki, która prowadzi z wyjścia z powrotem na wejście (pętla sprzężenia). Najczęściej jest to dzielnik rezystorowy lub pojedynczy rezystor w konfiguracji komparatora/wzmacniacza. To właśnie ta gałąź ustala progi przełączania.
Częsty błąd to utożsamianie Schmitta z filtrem (np. "wygładza" sygnał) albo z układem usuwającym składową stałą. Inny błąd to mylenie sprzężenia dodatniego z ujemnym i zakładanie, że chodzi o stabilizację wzmocnienia, a nie o histerezę.
Gdy sygnał wejściowy jest zaszumiony, ma wolne zbocza lub pochodzi z elementu mechanicznego (przycisk, krańcówka). Schmitt ogranicza "dzwonienie" na wyjściu i daje czyste przełączanie, co jest ważne przed wejściami cyfrowymi.
Są to próg górny (dla sygnału narastającego) i próg dolny (dla sygnału opadającego). Między nimi znajduje się obszar histerezy. Dokładne wartości progów zależą od konfiguracji układu i elementów w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego.
Stromość zbocza na wyjściu zależy głównie od szybkości przełączania komparatora/wzmacniacza, obciążenia i ewentualnych elementów RC na wyjściu. Histereza ma inny cel: zapewnić stabilne progi i odporność na szum, a nie spowalniać zbocza.
info

Statystycznie 51% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Rezystancja RE w przerzutniku Schmitta jest elementem dodatniego sprzężenia zwrotnego."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Przerzutnik Schmitta" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Przerzutnik_Schmitta (dostęp: 2026-03-01)
  • All About Circuits: "Schmitt Trigger" – https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-14/schmitt-triggers/ (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw układów analogowych: komparatory, sprzężenie zwrotne, histereza
  • Noty aplikacyjne producentów dotyczące komparatorów i przerzutników Schmitta
  • Materiały dydaktyczne z elektroniki analogowej (laboratoria: komparator z histerezą)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego