KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2023

PYTANIE NR 29.
W przedstawionym układzie amperomierz prądu stałego wskazuje 10 mA. Oznacza to, że
Ilustracja przedstawia schemat ideowy układu elektronicznego.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kondensator sprzęgający między stopniami wzmacniacza powinien blokować składową stałą i przepuszczać tylko sygnał zmienny. Dlatego w stanie ustalonym amperomierz prądu stałego włączony szeregowo z tym kondensatorem powinien wskazywać praktycznie 0 mA. Odczyt 10 mA oznacza przepływ prądu stałego, czyli uszkodzenie kondensatora polegające na zwarciu.

Pełne wyjaśnienie:

W dwustopniowym wzmacniaczu tranzystorowym kondensator między kolektorem pierwszego stopnia a bazą drugiego pełni rolę kondensatora sprzęgającego. Jego zadaniem jest przenoszenie składowej zmiennej sygnału i jednoczesne odseparowanie składowych stałych obu stopni. Dzięki temu każdy tranzystor może mieć własny punkt pracy, ustalany przez odpowiednie rezystory polaryzujące.

Jeżeli amperomierz prądu stałego włączony szeregowo z takim kondensatorem wskazuje w stanie ustalonym 10 mA, oznacza to, że przez gałąź płynie składowa stała. Sprawny kondensator nie powinien jej przewodzić. Taki odczyt jest więc typowym objawem uszkodzenia polegającego na zwarciu kondensatora. Zwarcie znosi separację między stopniami i zmienia polaryzację bazy kolejnego tranzystora, co może silnie zaburzyć pracę całego wzmacniacza.

Odpowiedź "kondensator C jest uszkodzony i stanowi przerwę" jest nieprawidłowa, ponieważ przerwa odcinałaby gałąź całkowicie. Wtedy amperomierz prądu stałego wskazywałby 0 mA, a drugi stopień nie otrzymywałby sygnału zmiennego z poprzedniego stopnia.

Odpowiedzi "napięcie zasilania wzmacniacza jest o 10% większe od znamionowego" oraz "napięcie zasilania wzmacniacza jest o 10% mniejsze od znamionowego" także są nieprawidłowe. Zmiana napięcia zasilania wpływa na punkty pracy tranzystorów i wartości prądów w ich obwodach, ale nie tworzy drogi przewodzenia prądu stałego przez sprawny kondensator sprzęgający. Kluczowy jest tu sam fakt pojawienia się prądu stałego w gałęzi z kondensatorem.

  • Najpierw ustal funkcję elementu w schemacie.
  • Następnie sprawdź, czy miernik bada prąd stały czy zmienny.
  • Na końcu oceń, jaki wynik jest możliwy dla elementu sprawnego, a jaki dla uszkodzonego.

Praktyczna wskazówka egzaminacyjna: jeżeli kondensator sprzęgający w układzie wzmacniacza "przepuszcza" prąd stały, niemal zawsze należy podejrzewać jego zwarcie lub bardzo duży upływ. To szybki sposób diagnozowania usterek w układach analogowych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Kondensator sprzęgający łączy dwa stopnie wzmacniacza tak, aby przenosić sygnał zmienny, ale nie przenosić składowej stałej. Dzięki temu punkt pracy pierwszego i drugiego tranzystora może być ustawiany niezależnie. To podstawowy element w wielu wzmacniaczach małej częstotliwości.
W stanie ustalonym kondensator po naładowaniu zachowuje się dla prądu stałego jak przerwa. Może przewodzić tylko chwilowo podczas ładowania lub rozładowania oraz dla sygnałów zmiennych. Dlatego stały odczyt prądu w gałęzi z kondensatorem zwykle wskazuje na zwarcie albo duży upływ.
Jeżeli miernik prądu stałego pokazuje wyraźny prąd w gałęzi, w której sprawny kondensator powinien blokować składową stałą, podejrzewa się jego zwarcie. W praktyce potwierdza się to dodatkowymi pomiarami napięć stałych po obu stronach kondensatora oraz oceną zmian punktu pracy tranzystora.
Zwarcie powoduje pojawienie się drogi dla prądu stałego i zaburza polaryzację następnego stopnia. Przerwa działa odwrotnie: odcina przekazywanie sygnału i w stanie ustalonym daje brak prądu w tej gałęzi. W diagnozie trzeba więc ustalić, czy problemem jest niepożądane przewodzenie DC, czy całkowity brak połączenia.
Zmiana zasilania może zmienić prądy kolektorów i napięcia w punktach pracy, ale nie sprawi, że sprawny kondensator zacznie przewodzić stały prąd przez swoją dielektryczną warstwę. W tym zadaniu kluczowa jest topologia układu: sam odczyt 10 mA w gałęzi z kondensatorem wskazuje na uszkodzenie elementu, a nie na tolerancję zasilania.
Polaryzacja bazy ustala punkt pracy tranzystora, czyli warunki, w których będzie on poprawnie wzmacniał sygnał. W drugim stopniu wzmacniacza baza ma otrzymać własne napięcie przez rezystor polaryzujący, a nie przez składową stałą z poprzedniego stopnia. Dlatego kondensator sprzęgający jest tak ważny.
Chwilowy prąd może wystąpić tuż po włączeniu zasilania albo podczas gwałtownej zmiany sygnału, gdy kondensator się ładuje lub rozładowuje. Taki stan jest przejściowy. W zadaniach egzaminacyjnych, jeśli nie zaznaczono inaczej, interpretujemy zwykle wskazanie miernika jako stan ustalony, a nie krótki impuls.
Najczęstsze błędy to pomijanie rodzaju mierzonego prądu, mylenie zwarcia z przerwą oraz utożsamianie wartości 10 mA z 10% zmiany zasilania. Uczniowie często nie zaczynają od określenia funkcji elementu w schemacie. Tymczasem już sama rola kondensatora sprzęgającego podpowiada, jaki wynik jest możliwy w DC.
Warto ćwiczyć analizę prostych schematów BJT, wyznaczanie punktów pracy i rozpoznawanie funkcji kondensatorów: wejściowych, sprzęgających i odsprzęgających. Pomagają też krótkie pomiary warsztatowe: sprawdzenie napięć na bazie, kolektorze i emiterze oraz porównanie zachowania układu przy sprawnym i uszkodzonym kondensatorze.
Kondensatory sprzęgające występują między stopniami wzmacniaczy audio, w przedwzmacniaczach, prostych odbiornikach, generatorach i wielu układach analogowych. Ich zadaniem jest przekazanie sygnału bez naruszania polaryzacji DC kolejnego bloku. To dlatego ich stan ma bezpośredni wpływ na poprawną pracę urządzenia.
info

Statystycznie 27% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Według specjalistów z branży: "Kondensator sprzęgający między stopniami wzmacniacza powinien blokować składową stałą i przepuszczać tylko sygnał zmienny."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics, 3rd edition, sections on capacitors and AC-coupled transistor stages
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, Microelectronic Circuits, 7th edition, sections on BJT amplifiers and coupling capacitors
  • Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, 11th edition, chapter on BJT transistor amplifiers

Materiały:

  • Schematy dwustopniowych wzmacniaczy tranzystorowych z opisem punktów pracy
  • Ćwiczenia laboratoryjne z pomiaru napięć i prądów w układach BJT
  • Zestawy zadań dotyczących uszkodzeń kondensatorów: zwarcie, przerwa, upływ

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego