KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2018

PYTANIE NR 33.
W przedstawionym układzie zmiana wartości rezystancji R wpływa jedynie na opóźnienie kątowe sygnału wyjściowego względem sygnału wejściowego, zaś jego amplituda nie ulega zmianie i jest równa amplitudzie sygnału wejściowego. Jest to układ
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego, który jest przesuwnikiem fazy.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przesuwnik fazy (układ all-pass) zmienia głównie fazę sygnału, a jego moduł transmitancji w typowym założeniu wynosi w przybliżeniu 1, więc amplituda wyjścia pozostaje taka jak wejścia.
Układy różniczkujące i całkujące mają moduł zależny od częstotliwości, przez co zmieniają także amplitudę.

Pełne wyjaśnienie:

Opis wskazuje na układ, w którym regulacja rezystancji R wpływa na opóźnienie kątowe (czyli przesunięcie fazowe) sygnału wyjściowego względem wejściowego, natomiast amplituda sygnału wyjściowego pozostaje taka sama jak wejściowego. Taka własność jest charakterystyczna dla przesuwnika fazy, czyli filtru typu all-pass.

W filtrze all-pass kluczowe jest to, że w idealnym modelu jego moduł transmitancji jest (w szerokim zakresie) równy 1, a zmienia się przede wszystkim argument transmitancji, czyli faza. Zmiana R przesuwa częstotliwość graniczną/charakterystyczną układu, a więc zmienia to, dla jakich częstotliwości uzyskuje się określone przesunięcie fazowe.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do opisu?

  • "różniczkujący" – idealny różniczkujący ma wzmocnienie rosnące z częstotliwością (moduł proporcjonalny do ω), więc amplituda na wyjściu zależy od częstotliwości i zwykle nie jest równa amplitudzie wejściowej.
  • "całkujący" – idealny całkujący ma wzmocnienie malejące z częstotliwością (moduł proporcjonalny do 1/ω), co również powoduje zmianę amplitudy w funkcji częstotliwości.
  • "logarytmujący" – układ logarytmujący jest układem nieliniowym (często z elementem półprzewodnikowym), którego celem jest uzyskanie zależności logarytmicznej, a nie zachowanie stałej amplitudy i regulacja samej fazy.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się informacja "amplituda nie ulega zmianie", a mowa jest o "opóźnieniu kątowym", to typowo chodzi o układ kształtujący fazę (all-pass), a nie o układ całkujący/różniczkujący, które z definicji zmieniają także moduł odpowiedzi.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Przesuwnik fazy to układ (często RC typu all-pass), który zmienia fazę sygnału wyjściowego względem wejściowego, a jednocześnie nie zmienia istotnie amplitudy (moduł transmitancji jest bliski 1). Stosuje się go, gdy potrzebna jest korekcja fazy bez zmiany poziomu sygnału.
W idealnym filtrze all-pass współczynniki w transmitancji są tak dobrane, że dla każdej częstotliwości moduł odpowiedzi jest stały (około 1). Zmienna pozostaje głównie faza. W praktyce drobne odchyłki mogą wynikać z tolerancji elementów i obciążenia.
Rezystancja R zmienia stałą czasową RC, a więc przesuwa "punkt charakterystyczny" układu w dziedzinie częstotliwości. To powoduje, że dla danej częstotliwości sygnału otrzymujesz inne przesunięcie fazowe (opóźnienie kątowe). Dzięki temu R bywa elementem regulacji fazy.
Opóźnienie kątowe to inaczej przesunięcie fazowe między sygnałem wyjściowym a wejściowym, wyrażane w stopniach lub radianach. Dla sinusoidy mówi, o jaki kąt "spóźnia się" (lub wyprzedza) przebieg wyjściowy względem wejściowego przy tej samej częstotliwości.
W układzie całkującym amplituda wyjścia silnie zależy od częstotliwości (zwykle maleje, gdy częstotliwość rośnie). W przesuwniku fazy kluczowa wskazówka to informacja, że amplituda pozostaje taka sama, a zmienia się głównie faza. To typowy "znak rozpoznawczy" all-pass.
Idealny układ różniczkujący nie ma stałej amplitudy: jego wzmocnienie rośnie z częstotliwością, więc sygnały o wyższej częstotliwości są wzmacniane bardziej. Jeśli w zadaniu podkreślono brak zmian amplitudy, to nie pasuje to do modelu różniczkującego.
Takie przesunięcie fazy wykorzystuje się m.in. w torach audio (korekcja fazy), w układach pomiarowych oraz w kompensacji w pętlach sprzężenia zwrotnego, gdzie ważna jest stabilność. Zmiana fazy bez zmiany poziomu sygnału pozwala zachować wzmocnienie, a poprawić warunki pracy układu.
Układ logarytmujący jest układem nieliniowym – jego zadaniem jest uzyskanie zależności logarytmicznej (np. dla przetwarzania zakresu dynamicznego). Taki układ nie jest opisywany cechą "zmienia tylko opóźnienie kątowe przy niezmiennej amplitudzie", bo to cecha filtrów fazowych (all-pass).
Częsty błąd to automatyczne kojarzenie "RC" z całkowaniem lub różniczkowaniem bez sprawdzenia, czy zadanie mówi o zmianie amplitudy. Drugi błąd to mylenie opóźnienia fazowego z opóźnieniem czasowym. Warto zawsze szukać w treści informacji o stałości amplitudy i o tym, co jest regulowane.
Ćwicz rozpoznawanie układów po opisie: które zmieniają moduł, a które fazę. Porównuj charakterystyki: całkujący (spadek amplitudy), różniczkujący (wzrost amplitudy) i all-pass (moduł stały, zmiana fazy). Pomaga też prosta symulacja SPICE i analiza wykresów Bodego.
info

Statystycznie 43% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Źródła:

  • Wikipedia (PL) – "Filtr all-pass" (opis własności: zmiana fazy przy zachowaniu modułu), https://pl.wikipedia.org/wiki/Filtr_all-pass (dostęp: 2026-02-27)
  • All About Circuits – "All-Pass Filters" (phase shift with unity gain concept), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-8/all-pass-filters/ (dostęp: 2026-02-27)
  • Electronics Tutorials – "All Pass Filter" (phase response and magnitude concept), https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_7.html (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne o filtrach RC: charakterystyki amplitudowa i fazowa
  • Ćwiczenia: wyznaczanie fazy i modułu transmitancji dla prostych układów RC
  • Notatki do egzaminu zawodowego: rozpoznawanie funkcji układów analogowych po opisie działania

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego