KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 12.
Układ elektroniczny, którego schemat przedstawiono na rysunku, pełni funkcję
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego, który pełni funkcję źródła prądowego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Źródło prądowe to układ, którego zadaniem jest utrzymywanie w przybliżeniu stałego prądu obciążenia mimo zmian rezystancji obciążenia (w pewnym zakresie napięć). Źródło napięciowe stabilizuje napięcie, wtórnik odwzorowuje napięcie wejściowe, a wzmacniacz mocy służy głównie do dostarczenia większej mocy do obciążenia.

Pełne wyjaśnienie:

Układ pełniący funkcję źródła prądowego jest projektowany tak, aby prąd na wyjściu był możliwie stały i jak najsłabiej zależał od zmian obciążenia. W praktyce oznacza to dużą rezystancję wyjściową: gdy zmienia się rezystancja obciążenia, układ "dopasowuje" swoje napięcie wyjściowe tak, by utrzymać zadaną wartość prądu (do granicy wynikającej z napięcia zasilania i spadków napięć w elementach).

Dlaczego odpowiedź "źródła prądowego" pasuje do takiej funkcji?

  • Kryterium funkcjonalne: rozstrzygające jest to, czy układ stabilizuje prąd (a nie napięcie). W źródle prądowym wielkością "regulowaną" jest prąd, a napięcie na wyjściu jest wtórne i zmienia się zależnie od obciążenia.
  • Typowe zastosowania: stabilizacja prądu LED, polaryzacja stopni tranzystorowych, wymuszanie prądu w gałęzi pomiarowej. W tych przypadkach oczekuje się, że prąd pozostanie bliski zadanej wartości mimo zmian elementu obciążenia.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "źródła napięcia" – źródło napięciowe dąży do utrzymania stałego napięcia na wyjściu. Przy zmianie obciążenia prąd może się istotnie zmieniać (to normalne zachowanie stabilizacji napięcia). To przeciwna logika regulacji niż w źródle prądowym.
  • "wzmacniacza mocy" – wzmacniacz mocy jest klasyfikowany przez zdolność dostarczania znaczącej mocy do obciążenia i zwykle pracuje z sygnałem zmiennym; nie jest definiowany przez utrzymywanie stałego prądu. Sam fakt obecności elementu aktywnego nie czyni układu wzmacniaczem mocy.
  • "wtórnika napięciowego" – wtórnik (bufor) ma za zadanie odwzorować napięcie wejściowe na wyjściu (wzmocnienie napięciowe bliskie 1) oraz zapewnić dużą impedancję wejściową i małą wyjściową. W źródle prądowym celem jest natomiast wymuszenie prądu, a nie kopiowanie napięcia wejściowego.

Wskazówka egzaminacyjna: aby odróżnić źródło prądowe od napięciowego, myśl o teście mentalnym "zmieniam obciążenie – co pozostaje prawie stałe?". Jeśli odpowiedź brzmi "prąd", wybór powinien iść w stronę źródła prądowego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Źródło prądowe to układ, który dąży do utrzymania prawie stałego prądu w obciążeniu. Gdy obciążenie się zmienia, zmienia się głównie napięcie na wyjściu, a prąd pozostaje zbliżony do wartości zadanej (w granicach możliwości zasilania i elementów).
Źródło napięciowe stabilizuje napięcie na wyjściu, a prąd zależy od obciążenia. Źródło prądowe stabilizuje prąd, a napięcie dopasowuje się do obciążenia. W praktyce oba mają ograniczenia, ale różni je "priorytet" utrzymywanej wielkości.
Duża rezystancja wyjściowa oznacza, że zmiana napięcia na wyjściu powoduje małą zmianę prądu. To dokładnie wspiera funkcję stabilizacji prądu: obciążenie może się zmieniać, a układ nadal utrzymuje podobny prąd, dopóki mieści się w zakresie pracy.
Stosuje się je wtedy, gdy ważna jest stała jasność i bezpieczeństwo diody. Prąd LED silnie wpływa na świecenie i nagrzewanie, więc układ prądowy ogranicza ryzyko przeciążenia przy zmianach napięcia zasilania lub parametrów samej diody.
Najpewniejsza metoda to analiza zachowania wyjścia: czy układ "ustala" prąd w gałęzi obciążenia (np. przez element pomiarowy i sprzężenie zwrotne). Nie wystarczy zobaczyć tranzystor – ważne jest, co jest stabilizowane: prąd czy napięcie.
Zwykły wtórnik napięciowy jest projektowany do kopiowania napięcia i ma małą rezystancję wyjściową, więc z natury zachowuje się "napięciowo", nie "prądowo". Specjalne układy mogą ograniczać prąd, ale wtedy nie są klasycznym wtórnikiem.
Wzmacniacz mocy opisuje zdolność dostarczenia większej mocy do obciążenia (często sygnału zmiennego) i pracę w określonych klasach. Źródło prądowe jest zdefiniowane przez stabilizację prądu. To różne kryteria i różne cele projektowe.
Rzeczywiste źródło prądowe ma ograniczony zakres napięć, w którym utrzymuje prąd (tzw. zakres zgodności). Poza nim prąd zaczyna spadać lub rosnąć. Dodatkowo wpływ mają tolerancje elementów, temperatura i maksymalna moc strat.
Częsty błąd to ocenianie układu po "wyglądzie" (np. obecność tranzystora) zamiast po funkcji wyjścia. Uczniowie też mylą pojęcia: wtórnik (bufor napięciowy) kojarzy się z "dopasowaniem", a to nie oznacza stabilizacji prądu.
Pomaga seria pytań: co jest wyjściem, do czego podłączone jest obciążenie, jaka wielkość ma być stała (prąd/napięcie), czy jest sprzężenie zwrotne oraz co się stanie po zmianie obciążenia. To prowadzi do poprawnej klasyfikacji funkcji.
info

Około 47% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "Źródło prądowe to układ, którego zadaniem jest utrzymywanie w przybliżeniu stałego prądu obciążenia mimo zmian rezystancji obciążenia (w pewnym zakresie napięć)."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, Cambridge University Press, rozdziały dotyczące źródeł prądowych i stopni tranzystorowych
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th edition, Oxford University Press, część o polaryzacji i źródłach prądowych (current sources/mirrors)
  • Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, "Electronic Devices and Circuit Theory", 11th edition, Pearson, rozdziały o układach tranzystorowych i zastosowaniach źródeł prądowych

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki analogowej (źródła prądowe, konfiguracje tranzystorów)
  • Ćwiczenia z analizy schematów: rozpoznawanie funkcji bloków (źródło, bufor, wzmacniacz)
  • Notatki/arkusze egzaminacyjne z przykładami układów stabilizacji prądu LED

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego