KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2017

PYTANIE NR 15.
Na rysunku przedstawiony jest
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który jest używany w kontekście egzaminu zawodowego dla technika elektronika,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wtórnik napięciowy to konfiguracja WO z 100% ujemnym sprzężeniem zwrotnym: wyjście jest połączone bezpośrednio z wejściem odwracającym "−", a sygnał wejściowy podaje się na "+". Wtedy Uwy≈Uwe (wzmocnienie bliskie 1). Brak rezystorów i kondensatorów wyklucza całkowanie oraz typowe wzmacniacze odwracające/różnicowe.

Pełne wyjaśnienie:

Na schemacie widać wzmacniacz operacyjny, którego wyjście jest zwarte (połączone bezpośrednio) z wejściem odwracającym "−". To oznacza 100% ujemne sprzężenie zwrotne. Jednocześnie napięcie wejściowe (Ui) jest doprowadzone do wejścia nieodwracającego "+". Taka konfiguracja to klasyczny wtórnik napięciowy (ang. voltage follower, unity gain buffer).

Dlaczego w tej konfiguracji napięcie wyjściowe "podąża" za wejściowym? Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje, że wzmacniacz operacyjny dąży do stanu, w którym różnica napięć między wejściami jest bardzo mała. Skoro wejście "−" jest połączone z wyjściem, to układ wymusza w praktyce Uo ≈ Ui, czyli wzmocnienie napięciowe bliskie 1.

Pozostałe odpowiedzi są niepoprawne z następujących powodów:

  • "układ całkujący" wymaga elementu reakcyjnego (zwykle kondensatora) w torze sprzężenia zwrotnego i/lub rezystora na wejściu. Na rysunku nie ma żadnych elementów R ani C, więc nie powstaje zależność całkowania.
  • "wzmacniacz różnicowy" wymaga doprowadzenia sygnałów do obu wejść oraz typowej sieci rezystorów ustalającej wzmocnienie dla różnicy napięć. Tutaj doprowadzono sygnał tylko na wejście "+", a wejście "−" służy wyłącznie do sprzężenia z wyjścia.
  • "wzmacniacz odwracający" rozpoznaje się po podaniu sygnału na wejście "−" przez rezystor oraz zastosowaniu rezystora w pętli sprzężenia. W pokazanym układzie sygnał jest na "+", a sprzężenie jest bezpośrednie (bez rezystorów), więc nie jest to konfiguracja odwracająca.

W praktyce wtórnik napięciowy stosuje się jako bufor: nie zmienia poziomu napięcia, a pozwala odseparować źródło sygnału od obciążenia (ułatwia dopasowanie impedancji).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wtórnik napięciowy to konfiguracja wzmacniacza operacyjnego z ujemnym sprzężeniem 100%, w której wyjście jest połączone z wejściem "−", a sygnał wejściowy podany na "+". Dzięki temu napięcie wyjściowe jest w praktyce równe wejściowemu (wzmocnienie bliskie 1).
Połączenie wyjścia z wejściem "−" tworzy silne ujemne sprzężenie zwrotne. Wzmacniacz operacyjny dąży wtedy do zminimalizowania różnicy napięć między wejściami, więc "ustawia" wyjście tak, aby napięcie na "−" (czyli na wyjściu) było prawie takie samo jak na "+".
Szukaj trójkąta WO z wejściami "+" i "−", gdzie przewód z wyjścia wraca bezpośrednio na wejście "−", a sygnał wejściowy jest doprowadzony do "+". Często nie ma żadnych rezystorów ani kondensatorów w pętli sprzężenia.
Nie w sensie napięciowym: idealnie ma wzmocnienie równe 1, więc nie podnosi amplitudy napięcia. Zyskiem jest natomiast możliwość obciążenia wyjścia większym prądem oraz separacja źródła sygnału od kolejnego stopnia układu (buforowanie).
Najczęściej jako bufor między czujnikiem a przetwornikiem/ADC, w torach pomiarowych, na wyjściu dzielników napięcia, oraz wszędzie tam, gdzie źródło sygnału nie powinno być obciążane. Ułatwia to zachowanie poprawnego poziomu sygnału w kolejnych blokach układu.
Układ całkujący z WO wymaga elementu reakcyjnego, zwykle kondensatora w sprzężeniu zwrotnym (oraz rezystora na wejściu). Jeśli na schemacie nie ma kondensatora i rezystorów, a sprzężenie jest bezpośrednim połączeniem wyjścia z wejściem "−", nie ma warunków do realizacji całkowania.
We wtórniku sygnał wchodzi na "+", a wyjście jest bezpośrednio połączone z "−", więc Uwy≈Uwe. We wzmacniaczu odwracającym sygnał podaje się na "−" przez rezystor, "+" jest zwykle do masy odniesienia, a w pętli sprzężenia jest rezystor ustalający wzmocnienie i odwrócenie fazy.
Wejście "+" wykorzystuje się, gdy chcesz zachować zgodność fazy (brak odwrócenia) między wejściem a wyjściem, np. w wtórniku lub wzmacniaczu nieodwracającym. W pytaniach egzaminacyjnych informacja, gdzie podano sygnał ("+" czy "−"), często przesądza o rozpoznaniu konfiguracji.
Nie zawsze, ale bardzo często tak jest w zadaniach szkolnych: bezpośrednie połączenie wyjścia z wejściem "−" i sygnał na "+" to klasyczny wtórnik. W praktyce mogą pojawić się dodatkowe elementy ochronne lub filtrujące, ale sama idea rozpoznania opiera się na sposobie sprzężenia zwrotnego.
Najczęstsze pomyłki to: przeoczenie, do którego wejścia doprowadzono sygnał; uznanie każdej pętli sprzężenia za wzmacniacz odwracający; oraz ignorowanie braku elementów RC, co prowadzi do błędnego wyboru "całkujący". Warto zawsze sprawdzić: gdzie jest Ui, gdzie wraca Uo i czy są R/C.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 65% zdających egzamin. średnie

Według specjalistów z branży: "Wtórnik napięciowy to konfiguracja WO z 100% ujemnym sprzężeniem zwrotnym: wyjście jest połączone bezpośrednio z wejściem odwracającym "−", a sygnał wejściowy podaje się na "+"."

Źródła:

  • Wikipedia (EN), "Voltage follower" — https://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_follower (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (EN), "Operational amplifier" — https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Rozdziały z podstaw wzmacniaczy operacyjnych w podręczniku elektroniki analogowej
  • Noty aplikacyjne producentów WO dotyczące konfiguracji "voltage follower/unity gain buffer"
  • Ćwiczenia laboratoryjne: pomiar Uwy≈Uwe dla wtórnika oraz wpływ obciążenia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego