KWALIFIKACJA ELM5 - TEST WIEDZY NR 7

PYTANIE NR 10.
Rozważ układ wzmacniacza operacyjnego przedstawiony poniżej. Jaki element powinieneś dobrać, aby skonfigurować zysk wzmacniacza?
+Vcc
  |
  |
  \ Rf
  / 
  |  
  \_________   Vout
  |         |
  |         \
  |         / Rin
  |         \
  |         |
 -|---|+    |
  |   |     |
 GND  GND   GND
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego w typowych układach liniowych ustala się przez ujemne sprzężenie zwrotne. Element w pętli sprzężenia (tu rezystor Rf) determinuje, jak silnie sygnał z wyjścia wraca na wejście odwracające, a przez to ustala zysk układu. Pozostałe odpowiedzi nie służą do nastawy wzmocnienia.

Pełne wyjaśnienie:

W układach ze wzmacniaczem operacyjnym pracującym liniowo (czyli z ujemnym sprzężeniem zwrotnym) wzmocnienie nie wynika "samo z siebie" ze wzmacniacza, lecz jest w dużej mierze narzucone przez elementy w pętli sprzężenia zwrotnego. Ideą jest to, że część napięcia wyjściowego jest zawracana na wejście odwracające, co wymusza taki poziom napięcia na wyjściu, aby spełnić warunek pracy liniowej (bardzo mała różnica napięć między wejściami).

W przedstawionym schemacie rolę kluczową pełni rezystor Rf, czyli rezystor sprzężenia zwrotnego. Zmieniając jego wartość, zmieniasz "siłę" sprzężenia zwrotnego, a więc i uzyskiwany zysk (w praktyce: przy założeniu, że pozostałe elementy, w tym rezystor w torze wejściowym, pozostają stałe). W wielu klasycznych konfiguracjach (np. odwracającej) wzmocnienie jest powiązane ze stosunkiem rezystorów w torze wejściowym i w sprzężeniu, dlatego dobór Rf jest bezpośrednią metodą ustawienia wymaganego wzmocnienia.

  • Rezystor Rf – poprawny, bo leży w pętli sprzężenia zwrotnego i jego wartość wpływa na wzmocnienie układu.
  • Rezystor Rin – w praktyce także wpływa na wzmocnienie w typowych układach, ale zwykle jest traktowany jako element toru wejściowego; w tym pytaniu wskazano wybór pojedynczego elementu do konfiguracji zysku, więc kluczowy jest rezystor sprzężenia (Rf).
  • Napięcie +Vcc – nie ustala wzmocnienia w pętli liniowej; wyznacza jedynie zakres możliwych napięć wyjściowych (ogranicza amplitudę i może powodować nasycenie), co nie jest tym samym co zysk.
  • Wzmacniacz operacyjny – sam dobór typu WO wpływa na parametry (np. pasmo, offset, szumy), ale "konfiguracja zysku" w rozumieniu podstawowych układów odbywa się przez elementy zewnętrzne, przede wszystkim w sprzężeniu zwrotnym.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy pytanie mówi o ustawianiu wzmocnienia i widzisz rezystor między wyjściem a wejściem odwracającym, najczęściej jest to element sprzężenia zwrotnego, który służy do ustalenia zysku.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rf to rezystor w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, zwykle łączący wyjście wzmacniacza z wejściem odwracającym. Jego wartość decyduje, jaka część sygnału wyjściowego wraca na wejście, co w praktyce pozwala ustalić wzmocnienie układu w pracy liniowej.
Najczęściej przez dobór elementów zewnętrznych w sprzężeniu zwrotnym, zwłaszcza rezystorów. W typowych układach (np. odwracającym) wzmocnienie zależy od relacji wartości rezystora w torze wejściowym i rezystora w pętli sprzężenia. Zasilanie nie "ustawia" wzmocnienia, tylko zakres napięć.
Zysk w pracy liniowej wynika z ujemnego sprzężenia zwrotnego: Rf ustala, jak mocno wyjście koryguje wejście. +Vcc ogranicza jedynie maksymalną amplitudę wyjścia (kiedy pojawi się nasycenie). To różnica między "wzmocnieniem" a "maksymalnym poziomem sygnału".
Tak, w wielu klasycznych konfiguracjach wzmocnienie zależy od stosunku Rf do Rin. Jednak gdy pytanie każe wybrać jeden element do konfiguracji zysku, najczęściej chodzi o rezystor w sprzężeniu zwrotnym (Rf), bo to on bezpośrednio realizuje pętlę feedback i jest typowym elementem "nastawnym".
Szukaj połączenia z wyjścia wzmacniacza z powrotem na jedno z wejść (najczęściej odwracające). Elementy znajdujące się na tej drodze (rezystor, dzielnik, RC) tworzą sprzężenie zwrotne. To one zwykle ustalają wzmocnienie i charakterystykę częstotliwościową.
W wielu praktycznych układach większy Rf oznacza większe wzmocnienie, więc łatwiej o przesterowanie i nasycenie wyjścia, a także większą wrażliwość na szumy i offset. W zależności od konfiguracji może też pogorszyć stabilność (np. przy pojemnościach pasożytniczych) i zawęzić użyteczne pasmo.
Typowe pomyłki to: utożsamianie +Vcc z "większym wzmocnieniem", mylenie rezystora wejściowego z rezystorem sprzężenia, oraz ignorowanie faktu, że wzmocnienie ustalają elementy zewnętrzne, a nie "sam wzmacniacz". Warto zawsze sprawdzić, którędy biegnie pętla feedback.
Gdy wyjście zbliża się do granic napięć zasilania, pojawia się ograniczenie amplitudy i nasycenie. Wtedy sygnał nie rośnie proporcjonalnie (układ nie jest liniowy). To nie zmienia definicji wzmocnienia w obszarze liniowym, ale wpływa na to, czy da się uzyskać wymagany poziom sygnału.
Wzmocnienie opisuje proporcję wyjście/wejście w zakresie liniowym, gdy sprzężenie zwrotne działa prawidłowo. Przesterowanie (nasycenie) występuje, gdy wyjście dojdzie do limitów zasilania lub ograniczeń prądowych i nie może dalej rosnąć. Wtedy zależność przestaje być liniowa.
Przećwicz rozpoznawanie: wejścia odwracającego/nieodwracającego, pętli sprzężenia zwrotnego i elementów w tej pętli. Naucz się, które elementy "ustawiają" wzmocnienie (rezystory feedback), a które ograniczają pracę (zasilanie, pasmo WO). Pomaga rysowanie strzałkami toru sygnału.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 44% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego w typowych układach liniowych ustala się przez ujemne sprzężenie zwrotne."

Źródła:

  • Texas Instruments, "Analog Engineer's Circuit Cookbook: Op Amps" (rozdział o konfiguracjach wzmacniaczy i sprzężeniu zwrotnym), URL: https://www.ti.com/lit/pdf/slyt701 (dostęp: 2026-02-26)
  • Analog Devices, "Op Amp Basics" (sekcje: feedback, closed-loop gain), URL: https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/op-amp-basics.html (dostęp: 2026-02-26)
  • Wikipedia (PL), "Wzmacniacz operacyjny" (sekcje o konfiguracjach i ujemnym sprzężeniu zwrotnym), URL: https://pl.wikipedia.org/wiki/Wzmacniacz_operacyjny (dostęp: 2026-02-26)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki analogowej (wzmacniacze operacyjne i sprzężenie zwrotne)
  • Noty aplikacyjne producentów wzmacniaczy operacyjnych dotyczące konfiguracji i doboru rezystorów
  • Kursy/laboratoria z analizy układów z WO: konfiguracja odwracająca i nieodwracająca

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego