KWALIFIKACJA ELM2 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 8.
Rysunek przedstawia schemat ideowy wzmacniacza
Ilustracja przedstawia schemat ideowy wzmacniacza różnicowego, który jest częścią egzaminu zawodowego dla kwalifikacji EE3 w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wzmacniacz różniczkujący to konfiguracja WO, w której wzmocnienie zależy od częstotliwości, a napięcie wyjściowe jest (w przybliżeniu) proporcjonalne do pochodnej sygnału wejściowego. Na schematach rozpoznaje się go po typowym układzie elementów RC w torze wejściowym i sprzężeniu zwrotnym, odmiennym niż w całkowaniu, sumowaniu i prostym odwracaniu.

Pełne wyjaśnienie:

Wzmacniacz różniczkujący (zwykle realizowany na wzmacniaczu operacyjnym) jest układem, którego zadaniem jest podkreślanie szybkich zmian sygnału. W ujęciu idealnym napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do pochodnej napięcia wejściowego, więc dla sygnałów o większej częstotliwości odpowiedź jest silniejsza.

Rozpoznanie typu układu wykonuje się po tym, gdzie znajdują się elementy R i C:

  • w różniczkowaniu charakterystyczne jest zastosowanie elementu pojemnościowego w torze, który powoduje wzrost wzmocnienia wraz z częstotliwością (w praktyce zwykle stosuje się też elementy ograniczające, aby nie wzmacniać nadmiernie szumów),
  • w całkowaniu sytuacja jest odwrotna: konfiguracja RC sprawia, że układ tłumi składowe szybkie, a "gromadzi" efekt w czasie (integruje),
  • w układzie sumującym występuje kilka wejść (najczęściej przez rezystory) prowadzących do jednego węzła sumującego, co pozwala tworzyć sumę ważoną sygnałów,
  • w prostym układzie odwracającym kluczowa jest stała relacja rezystorów w wejściu i sprzężeniu zwrotnym, bez funkcji różniczkującej lub całkującej.

Dlatego odpowiedź "różnicowego." jest właściwa, jeśli schemat przedstawia typową konfigurację różniczkującą WO.

Pozostałe odpowiedzi są błędne, ponieważ opisują inne funkcje: "całkującego." odpowiada układowi o przeciwnej zależności częstotliwościowej, "sumującego." wymaga wielu torów wejściowych sumowanych w jednym punkcie, a "odwracającego." dotyczy podstawowej konfiguracji o stałym wzmocnieniu (bez intencjonalnej funkcji różniczkowania).

Wskazówka egzaminacyjna: analizuj zawsze jednocześnie tor wejściowy i sprzężenie zwrotne, a nie tylko fakt, że wejście WO jest "odwracające" lub że gdzieś jest kondensator.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To konfiguracja WO, w której napięcie wyjściowe jest w przybliżeniu proporcjonalne do szybkości zmian napięcia wejściowego (pochodnej). Taki układ mocno reaguje na krawędzie i szybkie zmiany sygnału, a słabiej na wolnozmienne przebiegi.
Patrzy się na rozmieszczenie elementów R i C w torze wejściowym oraz w pętli sprzężenia zwrotnego. W różniczkowaniu typowy układ RC powoduje wzrost odpowiedzi dla wyższych częstotliwości, odmiennie niż w integratorze, który działa "odwrotnie".
Bo różniczkowanie podkreśla szybkie zmiany sygnału, a szum często ma istotne składowe wysokoczęstotliwościowe. W praktycznych układach dodaje się elementy ograniczające pasmo (np. dodatkowe rezystory/kondensatory), by nie doprowadzić do niestabilności.
Różniczkujący uwydatnia szybkie zmiany (zwykle rośnie odpowiedź z częstotliwością), a całkujący je tłumi i "uśrednia" w czasie (zwykle maleje odpowiedź z częstotliwością). Różnicę widać po tym, gdzie w torze jest kondensator: w wejściu czy w sprzężeniu.
To układ, w którym kilka sygnałów wejściowych (najczęściej przez rezystory) jest doprowadzonych do jednego węzła, a WO tworzy na wyjściu sumę ważoną tych sygnałów. Kluczową cechą rozpoznawczą jest obecność wielu wejść, a nie jednego.
Nie. "Odwracający" opisuje znak wzmocnienia (zmianę fazy o 180°) w podstawowej konfiguracji rezystorowej. Różniczkujący może być zrealizowany w konfiguracji odwracającej, ale jego cechą jest funkcja zależna od częstotliwości (pochodna), a nie samo odwrócenie.
W praktyce wskazówką jest obecność kondensatora w takim miejscu toru, że sygnał wyjściowy staje się silnie zależny od zmian wejścia. Zawsze trzeba to potwierdzić analizą pętli sprzężenia zwrotnego, bo sam kondensator nie przesądza o funkcji.
Stosuje się je m.in. do detekcji zboczy impulsów, wykrywania nagłych zmian, w układach kształtowania przebiegów oraz w torach pomiarowych. W urządzeniach montowanych i uruchamianych przez elektronika pomaga też w diagnostyce, gdy trzeba obserwować dynamikę sygnałów.
Często myli się integrator z dyferencjatorem przez patrzenie tylko na "obecność kondensatora", bez sprawdzenia, czy jest w wejściu czy w sprzężeniu. Inny błąd to wybór "sumującego" bez zauważenia, że na schemacie jest tylko jedno wejście sygnałowe.
Najlepiej przerobić serię schematów WO i dla każdego wskazać: tor wejściowy, elementy w sprzężeniu zwrotnym i przewidywaną zależność od częstotliwości. Pomaga też szybki test: czy układ bardziej reaguje na szybkie zmiany (dyferencjator), czy na wolne (integrator).
info

Około 33% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że wzmacniacz różniczkujący to konfiguracja WO, w której wzmocnienie zależy od częstotliwości, a napięcie wyjściowe jest (w przybliżeniu) proporcjonalne do pochodnej sygnału wejściowego.

Źródła:

  • Texas Instruments, "Single-Supply Op Amp Design Techniques" (sekcje dotyczące układów z elementami RC i sprzężenia zwrotnego), https://www.ti.com/lit/an/sloa030/sloa030.pdf - dostęp 2026-02-27
  • Analog Devices, "Op Amp Applications" (materiały aplikacyjne: integratory i różniczkowniki), https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/op-amp-applications.html - dostęp 2026-02-27

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw układów analogowych i wzmacniaczy operacyjnych (dział: konfiguracje WO)
  • Noty aplikacyjne producentów WO dotyczące układów różniczkujących i całkujących
  • Zestaw zadań: rozpoznawanie konfiguracji WO na schematach (różniczkujący/całkujący/sumujący/odwracający)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego