KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - STYCZEŃ 2012

PYTANIE NR 37.
Na wejście wzmacniacza, którego schemat pokazano na rysunku, podano napięcie Uwe=100 mV. Na wyjściu pojawiło się napięcie Uwy=100 mV. Określ przyczynę takiego zachowania się wzmacniacza.
Ilustracja przedstawia schemat wzmacniacza operacyjnego, który jest kluczowym elementem w dziedzinie elektroniki,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Jeżeli mimo podania Uwe=100 mV na wyjściu pojawia się Uwy=100 mV, układ zachowuje się jak wtórnik (wzmocnienie ≈ 1).
Typową przyczyną jest przerwa w R1 w dzielniku sprzężenia zwrotnego, przez co wzmocnienie ustawiane rezystorami spada do jedności.

Pełne wyjaśnienie:

Objaw Uwe=100 mV oraz Uwy=100 mV oznacza, że wzmocnienie napięciowe układu wynosi w przybliżeniu 1 (brak wzmocnienia). W typowych wzmacniaczach z ujemnym sprzężeniem zwrotnym wartość wzmocnienia jest ustalana przez elementy w pętli sprzężenia (najczęściej dwa rezystory tworzące dzielnik).

Odpowiedź "R1 stanowi przerwę." jest zgodna z typowym mechanizmem: gdy rezystor R1 (element "do masy" w dzielniku sprzężenia) ma przerwę, dzielnik przestaje działać jak zaprojektowano. W wielu konfiguracjach prowadzi to do sytuacji, w której wejście odwracające jest powiązane z wyjściem tak, że układ dąży do spełnienia warunku Uwy≈Uwe, czyli działa jak wtórnik napięciowy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są nieprawidłowe w kontekście tego objawu:

  • "R1 stanowi zwarcie." Zwarcie rezystora w sprzężeniu zwykle zmienia warunki dzielnika w kierunku skrajnego wzmocnienia/ograniczenia lub innego niezamierzonego trybu, a nie stabilnego wzmocnienia równego 1.
  • "R2 stanowi przerwę." Przerwa w drugim elemencie pętli sprzężenia (często tym "od wyjścia") zwykle oznacza utratę prawidłowego sprzężenia zwrotnego; typowym skutkiem jest wyraźne odchylenie wyjścia (np. nasycenie), a nie dokładne odtworzenie amplitudy wejściowej.
  • "R1 i R2 stanowią zwarcie." Jednoczesne zwarcia dwóch rezystorów w pętli sprzężenia powodują drastyczną zmianę topologii połączeń i z reguły nie dają "przypadkiem" poprawnego, stabilnego wzmocnienia 1; objaw Uwy=Uwe byłby wtedy mało prawdopodobny.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w zadaniu pomiar pokazuje brak wzmocnienia, szukaj usterki, która "ustawia" wzmacniacz w tryb wtórnika lub usuwa składnik podnoszący wzmocnienie (np. przerwa w rezystorze do masy w dzielniku sprzężenia).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Najczęściej oznacza to, że wzmocnienie napięciowe jest bliskie 1, czyli układ działa jak wtórnik napięciowy. W praktyce może to wynikać z konfiguracji układu albo z usterki w pętli sprzężenia zwrotnego, która "usuwa" zaprojektowane wzmocnienie.
Rezystory w sprzężeniu zwrotnym tworzą zależność między napięciem wyjściowym a wejściem (np. dzielnik). Przerwa przerywa tę zależność, więc układ zaczyna pracować w innym trybie niż projektowany. Często skutkiem jest przejście do zachowania z wzmocnieniem około 1.
W prostym teście podajesz mały sygnał na wejście i porównujesz amplitudy. Jeśli Uwy ≈ Uwe (i przebieg ma ten sam kształt, bez istotnego przesunięcia/obcięcia), to układ zachowuje się jak wtórnik. W diagnostyce warto też sprawdzić elementy pętli sprzężenia.
Najczęściej są to rezystory w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego (np. para rezystorów tworzących dzielnik). Zmiana ich wartości lub uszkodzenie (przerwa/zwarcie) bezpośrednio wpływa na wzmocnienie, stabilność i zakres poprawnej pracy.
Zwykle nie jest to typowy skutek. Zwarcie częściej powoduje skrajne warunki pracy (np. bardzo małe lub bardzo duże wzmocnienie, ograniczenia, nieprawidłowy punkt pracy). W zadaniach egzaminacyjnych objaw Uwy=Uwe częściej wiąże się z usterką "usuwającą" składnik zwiększający wzmocnienie, np. przerwą.
Sprawdź: napięcia zasilania, obecność sygnału na wejściu i wyjściu, a następnie elementy sprzężenia zwrotnego (rezystory i połączenia lutowane). Dodatkowo zmierz rezystancje podejrzanych elementów po odłączeniu zasilania, aby wykryć przerwę lub zwarcie.
Sprzężenie zwrotne stabilizuje pracę wzmacniacza i ustala jego parametry. Gdy element sprzężenia (np. rezystor) ulegnie uszkodzeniu, zmienia się wzmocnienie i warunki równowagi układu. Skutki są zwykle "systemowe": dotyczą całego toru wzmocnienia, a nie tylko jednego punktu.
To zależy od miejsca w układzie, ale pomocna jest logika: przerwa zwykle "odłącza" gałąź (zanika wpływ elementu), a zwarcie zwykle "wymusza" połączenie (gałąź dominuje, wartości skuteczne spadają do bliskich zera). W sprzężeniu zwrotnym przerwa często redukuje wpływ dzielnika.
To doprowadzenie części sygnału wyjściowego z powrotem na wejście w taki sposób, aby zmniejszać różnicę między wejściem a wyjściem. Dzięki temu wzmacniacz jest bardziej liniowy i stabilny, a jego wzmocnienie można ustawić elementami (np. rezystorami) zamiast zależeć od samego elementu aktywnego.
Najczęściej: pomijanie informacji Uwy=Uwe i wybór odpowiedzi "na pamięć", mylenie przerwy ze zwarciem, oraz brak powiązania objawu z rolą sprzężenia zwrotnego. Pomaga szybkie pytanie kontrolne: "Co musiałoby się stać, aby wzmocnienie spadło do 1?"
info

Statystycznie 47% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne do elektroniki analogowej: wzmacniacze i sprzężenie zwrotne
  • Instrukcje serwisowe i ćwiczenia laboratoryjne z diagnostyki układów analogowych
  • Noty aplikacyjne producentów wzmacniaczy operacyjnych (sekcje o konfiguracji nieodwracającej i wtórniku)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego