W układach ze wzmacniaczem operacyjnym wartość wzmocnienia zależy od konfiguracji oraz od tego, które rezystory tworzą tor wejściowy i sprzężenie zwrotne. Dla bardzo często spotykanej konfiguracji odwracającej (sygnał wejściowy doprowadzony przez rezystor do wejścia odwracającego, a z wyjścia wraca ujemne sprzężenie przez drugi rezystor) wzmocnienie napięciowe opisuje zależność:
KU = - R3 / R1
Minus w tym wzorze nie jest "ozdobą" – oznacza, że sygnał na wyjściu jest odwrócony w fazie o 180° względem sygnału wejściowego (dla przebiegów sinusoidalnych) oraz ma przeciwny znak (dla sygnałów stałych).
Jeżeli w warunku zadania podano R3 = R1, to stosunek rezystancji wynosi 1:
R3/R1 = 1
Po podstawieniu do wzoru otrzymuje się:
KU = -1
Dlatego poprawna odpowiedź to -1 V/V.
Dlaczego pozostałe wartości są niepoprawne w tym kontekście?
- 2 V/V oraz -2 V/V odpowiadałyby sytuacji, w której stosunek rezystancji wynosi 2 (np. R3=2·R1) albo gdy układ miał dodatkowe wzmocnienie wynikające z innej topologii. Przy R3=R1 nie uzyskuje się modułu wzmocnienia 2.
- 1 V/V pomija znak "-", czyli ignoruje odwrócenie fazy charakterystyczne dla konfiguracji odwracającej. Taka wartość mogłaby pasować do wtórnika lub do nieodwracającego wzmocnienia 1, ale wtedy zależność od rezystorów wygląda inaczej.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze najpierw rozpoznaj, czy sygnał wchodzi na wejście odwracające czy nieodwracające. Dopiero potem dobieraj właściwy wzór i zwracaj uwagę na znak wzmocnienia.
