KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 36.
W układzie zasilacza przedstawionym na rysunku zwiększono dwukrotnie pojemność kondensatorów C1 i C2. Jak wpłynie to na przebieg sygnału wyjściowego?
Ilustracja przedstawia schemat układu zasilacza, który jest częścią egzaminu zawodowego dla kwalifikacji ELEKTRONIK -
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zwiększenie pojemności kondensatorów filtrujących powoduje, że magazynują one więcej ładunku i wolniej rozładowują się między kolejnymi szczytami napięcia po prostowaniu.
W efekcie napięcie wyjściowe jest lepiej wygładzone, a amplituda tętnień maleje.

Pełne wyjaśnienie:

W typowym zasilaczu po prostowniku kondensatory (takie jak C1 i C2) pełnią funkcję filtru pojemnościowego: ładują się do wartości bliskiej szczytowej napięcia wyprostowanego, a następnie oddają energię do obciążenia w przerwach między kolejnymi maksimami przebiegu.

Jeżeli dwukrotnie zwiększymy pojemność, kondensator może zgromadzić więcej ładunku, a jego napięcie w czasie rozładowania spada wolniej. To oznacza, że "dołki" pomiędzy szczytami są płytsze, więc tętnienia na wyjściu są mniejsze. Dlatego odpowiedź "Zmniejszy się napięcie tętnień." jest poprawna.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • "Sygnał dwukrotnie wzrośnie." – pojemność filtru nie jest stopniem wzmacniającym; nie podnosi ona wprost wartości napięcia stałego "x2". Jej zadaniem jest wygładzanie, a nie zwiększanie poziomu.
  • "Zwiększy się napięcie tętnień." – byłoby odwrotnie: mniejsza pojemność (albo większy prąd obciążenia) zwykle powoduje większe wahania między szczytami, czyli większe tętnienia.
  • "Sygnał nie ulegnie zmianie." – pojemność filtru wpływa na przebieg wyjściowy, bo zmienia dynamikę ładowania/rozładowania. W praktyce zmiana pojemności jest jedną z podstawowych metod redukcji tętnień (z zastrzeżeniem doboru kondensatorów do prądu tętnień, ESR i napięcia znamionowego).

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w pytaniu mowa o kondensatorach w zasilaczu po prostowniku, najczęściej sprawdzana jest zależność: większa pojemność → mniejsze tętnienia (lepsze wygładzenie), przy tym samym obciążeniu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tętnienia to okresowe wahania napięcia wyjściowego zasilacza nałożone na składową stałą. Powstają, bo po prostowaniu napięcie nie jest idealnie stałe, a kondensator między szczytami przebiegu częściowo się rozładowuje. Na oscyloskopie widać je jako "falowanie" napięcia DC.
Większa pojemność oznacza większy zapas ładunku i wolniejsze opadanie napięcia podczas rozładowania przez obciążenie. W przerwach między kolejnymi maksimami napięcia po prostowaniu kondensator dłużej utrzymuje wyższe napięcie, więc różnica między "górką" i "dołkiem" (tętnienia) jest mniejsza.
Najczęściej są to kondensatory filtrujące (wygładzające) na wyjściu prostownika. Ich zadaniem jest magazynowanie energii i ograniczanie wahań napięcia, aby odbiornik był zasilany możliwie stałym napięciem. W praktyce wpływają na poziom tętnień, a nie na "wzmocnienie" sygnału.
W sensie tętnień zwykle pomaga, ale nie "zawsze bez kosztów". Większa pojemność może zwiększać prąd ładowania (udar prądowy) przy włączeniu oraz obciążać elementy prostownika i transformator. Trzeba też uwzględnić parametry kondensatora: napięcie znamionowe, ESR i dopuszczalny prąd tętnień.
Typowe pomyłki to utożsamienie kondensatora z elementem wzmacniającym ("sygnał wzrośnie") oraz mylenie kondensatora filtrującego z kondensatorem sprzęgającym w torze AC. Częsty jest też odruch wyboru odpowiedzi "bez zmian", bez przeanalizowania mechanizmu rozładowania kondensatora pod obciążeniem.
Najprościej użyć oscyloskopu ustawionego na pomiar składowej zmiennej na tle DC (często pomaga sprzężenie AC). Mierzy się amplitudę wahań napięcia na wyjściu przy określonym obciążeniu. W multimetrach zwykle trudniej ocenić kształt i rzeczywistą amplitudę tętnień.
Gdy ograniczeniem jest nie sama pojemność, lecz np. zbyt duże obciążenie, wysoki ESR kondensatorów, spadki napięć w torze zasilania albo niewydolność transformatora/prostownika. Wtedy mimo większej pojemności napięcie może "siadać" pod obciążeniem, a tętnienia nadal będą odczuwalne.
To informacja, jaki prąd zmienny (pulsujący) kondensator może bezpiecznie przenosić bez przegrzewania. W zasilaczach kondensator filtrujący jest intensywnie doładowywany impulsami, więc zbyt mały dopuszczalny prąd tętnień może skrócić jego żywotność. To istotne przy modernizacji i doborze zamienników.
Podwojenie pojemności nie jest operacją typu "x2" na napięciu wyjściowym; kondensator nie wzmacnia, tylko filtruje. Jeśli w odpowiedzi pojawia się dokładne "dwukrotnie", często jest to pułapka na intuicję liniową. Realna zmiana dotyczy głównie tętnień i zachowania dynamicznego, nie stałego poziomu.
Ćwicz rozpoznawanie bloków zasilacza (transformator/prostownik/filtr/stabilizator) oraz ich wpływu na przebieg napięcia. Naucz się, co zmienia pojemność filtru, a co zmienia obciążenie. Warto obejrzeć przebiegi na oscyloskopie i powiązać je z opisem: "większa pojemność → mniejsze tętnienia".
info

Statystycznie 41% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki", wydanie polskie (rozdziały dotyczące zasilaczy i filtracji pojemnościowej) – źródło książkowe
  • Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, "Podstawy elektrotechniki" (zagadnienia: stała czasowa RC, odpowiedź kondensatora i przebiegi w obwodach) – źródło książkowe

Materiały:

  • Podręczniki/rozdziały o zasilaczach prostownikowych i filtracji pojemnościowej
  • Notatki z teorii obwodów: przebiegi po prostowaniu i rozładowanie kondensatora przez obciążenie
  • Karty katalogowe kondensatorów (ESR, prąd tętnień, napięcie znamionowe) jako uzupełnienie praktyczne

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego