KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2018

PYTANIE NR 30.
W wyniku działania ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmocnienie układu
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje, że część sygnału wyjściowego jest odejmowana od sygnału wejściowego, więc efektywny sygnał sterujący wzmacniacz jest mniejszy. Skutkiem jest zwykle spadek wzmocnienia (przy jednoczesnej poprawie stabilności, liniowości i często pasma przenoszenia).

Pełne wyjaśnienie:

W układach wzmacniających ujemne sprzężenie zwrotne oznacza, że na wejście (w sensie sygnału różnicowego/uchybu) wraca część sygnału wyjściowego o takim znaku, aby przeciwdziałać zmianom wyjścia. Innymi słowy: gdy wyjście rośnie, sygnał sprzężenia powoduje zmniejszenie sygnału "napędzającego" wzmacniacz.

Dlatego odpowiedź "maleje." jest poprawna: w klasycznym ujęciu sprzężenie ujemne redukuje wzmocnienie zamkniętopętlowe względem wzmocnienia otwartopętlowego. Jest to celowe, bo w zamian uzyskuje się korzystne własności użytkowe.

  • Dlaczego nie "wzrasta." Wzrost wzmocnienia wiąże się typowo z dodatnim sprzężeniem lub z inną konfiguracją wzmacniacza. Ujemne sprzężenie dąży do zmniejszenia uchybu, a więc ogranicza "siłę reakcji" układu na wejście w kategoriach samego wzmocnienia.
  • Dlaczego nie "jest równe 0." Ujemne sprzężenie nie "kasuje" wzmocnienia do zera; układ nadal wzmacnia, tylko wzmocnienie jest kontrolowane przez pętlę sprzężenia i zwykle mniejsze niż bez niej.
  • Dlaczego nie "pozostaje bez zmian." Wprowadzenie sprzężenia zmienia transmitancję układu (zależność wejście–wyjście). Typowym, przewidywalnym skutkiem jest spadek wzmocnienia, a jednocześnie poprawa powtarzalności parametrów mimo rozrzutu elementów i zmian temperatury.

W praktyce ujemne sprzężenie wykorzystuje się m.in. do: poprawy stabilności, zmniejszenia zniekształceń, ograniczenia wpływu nieliniowości elementów oraz często do poszerzenia pasma. Kluczowe jest zapamiętanie kompromisu: "lepsze parametry użytkowe kosztem części wzmocnienia".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Ujemne sprzężenie zwrotne to podanie na wejście części sygnału wyjściowego w taki sposób, aby zmniejszać sygnał uchybu sterujący wzmacniaczem. Efekt: układ "koryguje" swoje wyjście, co zwykle obniża wzmocnienie, ale poprawia stabilność i liniowość.
Bo część wyjścia jest odejmowana od wejścia, więc wzmacniacz widzi mniejszy sygnał do wzmocnienia. W praktyce pętla sprzężenia przejmuje kontrolę nad wartością wzmocnienia: robi je bardziej przewidywalnym i odpornym na zmiany elementów, ale zwykle mniejszym niż bez sprzężenia.
Najczęściej: lepsza stabilność pracy, mniejsze zniekształcenia nieliniowe, mniejszy wpływ temperatury i rozrzutu elementów na parametry oraz często szersze pasmo przenoszenia. To typowy kompromis w elektronice analogowej: "mniej wzmocnienia, ale lepsza jakość i powtarzalność".
Tak, w wielu wzmacniaczach ujemne sprzężenie powoduje, że spada wzmocnienie, ale rośnie użyteczna szerokość pasma (układ przenosi sygnały o wyższych częstotliwościach z bardziej równomiernym wzmocnieniem). Zależy to od zapasu wzmocnienia i fazy w pętli.
Ujemne sprzężenie przeciwdziała zmianom wyjścia (stabilizuje), a dodatnie sprzężenie wzmacnia zmiany (może prowadzić do wzbudzeń i generatorów). Na egzaminie kluczowe jest skojarzenie: ujemne → stabilizacja i spadek wzmocnienia; dodatnie → ryzyko oscylacji.
Zwykle nie. Ujemne sprzężenie nie "wyłącza" wzmacniania, tylko ustala je na określonym poziomie. Wzmocnienie bliskie zera byłoby cechą układu o innej funkcji (np. tłumika lub specyficznego układu sumującego), a nie typowego wzmacniacza z prawidłowo dobraną pętlą.
Najprościej sprawdzić, na które wejście wzmacniacza (odwracające czy nieodwracające) wraca sygnał z wyjścia oraz jaki jest znak sumowania. Jeśli sygnał z wyjścia powoduje zmniejszenie napięcia uchybu (różnicy wejść), to sprzężenie jest ujemne.
Częsty błąd to utożsamienie "poprawy parametrów" ze wzrostem wzmocnienia. Ujemne sprzężenie często poprawia jakość (mniej zniekształceń, większa stabilność), ale samo wzmocnienie zwykle maleje. Drugi błąd to mylenie ujemnego sprzężenia z dodatnim przez nieuwagę do znaku.
Wzmacniacze audio, przedwzmacniacze pomiarowe, układy z wzmacniaczami operacyjnymi (odwracające/nieodwracające), stabilizatory i regulatory analogowe. Stosuje się je, gdy ważna jest powtarzalność parametrów, liniowość i odporność na zakłócenia oraz zmiany elementów.
Opanuj definicję ujemnego i dodatniego sprzężenia, naucz się przewidywać skutek dla wzmocnienia, stabilności, pasma i zniekształceń. Rozwiąż kilka zadań na wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego z rezystorami w pętli sprzężenia, aby utrwalić intuicję.
info

Statystycznie 55% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje, że część sygnału wyjściowego jest odejmowana od sygnału wejściowego, więc efektywny sygnał sterujący wzmacniacz jest mniejszy."

Źródła:

  • Sedra, A. S.; Smith, K. C., "Microelectronic Circuits", rozdziały o sprzężeniu zwrotnym i wzmacniaczach (feedback amplifiers), wydania nowsze (źródło podręcznikowe).
  • Boylestad, R. L.; Nashelsky, L., "Electronic Devices and Circuit Theory", część dotycząca wzmacniaczy i sprzężenia zwrotnego (ujemne sprzężenie a wzmocnienie), wydania nowsze (źródło podręcznikowe).
  • Horowitz, P.; Hill, W., "The Art of Electronics", sekcje o sprzężeniu zwrotnym i praktycznych skutkach ujemnego sprzężenia (stabilizacja, zniekształcenia, wzmocnienie), wydania nowsze (źródło podręcznikowe).

Materiały:

  • Podstawy elektroniki analogowej: rozdziały o wzmacniaczach i sprzężeniu zwrotnym
  • Noty aplikacyjne wzmacniaczy operacyjnych (sekcje o konfiguracjach i sprzężeniu)
  • Zadania rachunkowe z wzmocnienia w układach ze sprzężeniem (przykłady: nieodwracający/odwracający)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego