KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - PRÓBNY

PYTANIE NR 6.
Z analizy schematu poniższego układu elektronicznego wynika, że wzrost napięcia +Uvar spowoduje
Ilustracja przedstawia schemat układu elektronicznego oraz wykres charakterystyki częstotliwościowej.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wzrost +Uvar w typowym układzie strojonym napięciowo (z diodą pojemnościową) zwiększa polaryzację wsteczną warikapu, co zmniejsza jego pojemność. W obwodzie rezonansowym LC mniejsza C oznacza większą częstotliwość rezonansową, więc charakterystyka przesuwa się w prawo względem fr.

Pełne wyjaśnienie:

W układach strojenia napięciowego (często spotykanych w torach radiowych i filtrach selektywnych) napięcie +Uvar zwykle służy do sterowania diodą pojemnościową (warikapem) pracującą w polaryzacji wstecznej. Kluczowa zależność jest jakościowa: gdy rośnie napięcie wsteczne na warikapie, jego pojemność złącza maleje.

Obwód rezonansowy można traktować jak układ LC o częstotliwości rezonansowej zależnej od indukcyjności i pojemności. Dla idealnego modelu obowiązuje relacja: im mniejsza pojemność C, tym większa częstotliwość rezonansowa. Zatem zwiększenie +Uvar (czyli "mocniejsze" wysterowanie warikapu) prowadzi do wzrostu częstotliwości rezonansowej. Na wykresie amplituda–częstotliwość oznacza to przesunięcie charakterystyki w prawo (nowa częstotliwość rezonansowa jest większa od fr).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "Przesunięcie w lewo (mniejsza od fr)" odpowiadałoby sytuacji odwrotnej: wzrostu pojemności w obwodzie rezonansowym. To mogłoby się zdarzyć przy spadku napięcia wstecznego lub innym elemencie strojącym, ale nie przy typowym zwiększeniu napięcia strojenia warikapu.
  • "Wzrost amplitudy sygnału wyjściowego przy fr" myli skutek strojenia z regulacją wzmocnienia. Zmiana +Uvar w torze strojenia zmienia głównie położenie częstotliwości rezonansowej (oś X), a nie "automatycznie" amplitudę w punkcie starego fr.
  • "Pojawienie się składowej stałej na wyjściu" sugeruje przeniesienie napięcia sterującego na wyjście. W poprawnie zaprojektowanym układzie tor sterowania jest odseparowany (np. przez kondensatory/filtry), a sygnał wyjściowy pozostaje sygnałem zmiennym o przesuniętej częstotliwości rezonansu.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz symboliczne Uvar przy obwodzie rezonansowym, najpierw ustal, czy steruje on pojemnością (warikap). Następnie zapamiętaj regułę: C maleje → fr rośnie, C rośnie → fr maleje.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
+Uvar to zwykle napięcie sterujące (strojenia) podawane na element zmieniający parametr obwodu, najczęściej diodę pojemnościową (warikap). Jego zmiana nie "zasila" toru sygnału, tylko przestawia częstotliwość pracy obwodu rezonansowego lub filtru.
Warikap pracuje w polaryzacji wstecznej i zachowuje się jak kondensator o pojemności zależnej od napięcia. Gdy napięcie wsteczne rośnie, pojemność złącza zwykle maleje. Dzięki temu można stroić obwód LC napięciem bez mechanicznej zmiany elementów.
W obwodzie LC częstotliwość rezonansowa zależy od indukcyjności i pojemności: gdy C maleje, energia szybciej "przerzuca się" między polem elektrycznym a magnetycznym, więc oscylacje mają większą częstotliwość. To przekłada się na przesunięcie charakterystyki w prawo.
Najczęstsze wskazówki to obecność wejścia sterującego typu Uvar, diody połączonej jak element pojemnościowy do masy lub do obwodu LC oraz separacja toru sterowania (np. rezystor doprowadzający napięcie i kondensatory blokujące). Wtedy analizuje się zmianę fr.
Nie zawsze, bo zależy od tego, co dokładnie steruje +Uvar i jak jest spolaryzowany element. W typowym strojenia warikapem wzrost napięcia wstecznego zmniejsza pojemność, co podnosi fr (w prawo). Jeśli układ używa innego elementu, kierunek może się zmienić.
Częste błędy to: automatyczne założenie "większe napięcie = większa pojemność", mylenie strojenia z regulacją amplitudy oraz nieuwzględnienie, że fr zależy od pierwiastka z C, więc kierunek zmiany wynika z relacji odwrotnej. Pomaga zapis reguły: C↓ → fr↑.
Zmiana amplitudy dotyczy głównie osi Y (wyżej/niżej na wykresie), np. przez zmianę wzmocnienia lub tłumienia. Przesunięcie charakterystyki dotyczy osi X (w lewo/prawo), czyli innej częstotliwości rezonansu lub granicznej. Napięcie strojenia zwykle zmienia oś X.
W poprawnie zaprojektowanym układzie sterowania jest odseparowane od toru sygnału (np. przez kondensatory sprzęgające, filtry RC, dławiki). Dlatego zmiana +Uvar co do zasady nie powinna powodować DC na wyjściu, tylko przestrojenie częstotliwości rezonansowej.
Strojenie można realizować także przez zmienną pojemność (np. kondensator nastawny), przełączanie banków kondensatorów/cewek, elementy MEMS lub cyfrowo sterowane kondensatory. W każdym przypadku zasada jest podobna: zmiana efektywnej C lub L powoduje zmianę fr.
Ćwicz rozpoznawanie obwodu rezonansowego na schemacie, wskazywanie elementu strojącego i określanie kierunku zmian: co się dzieje z C oraz jak to wpływa na fr. Rozwiązuj też zadania jakościowe (kierunek przesunięcia) i ilościowe (zależność fr od L i C), nawet jeśli tu nie ma obliczeń.
info

Około 63% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Wzrost +Uvar w typowym układzie strojonym napięciowo (z diodą pojemnościową) zwiększa polaryzację wsteczną warikapu, co zmniejsza jego pojemność."

Źródła:

  • Wikipedia (EN): Varicap (Varactor diode) – opis zależności pojemności od napięcia polaryzacji wstecznej, https://en.wikipedia.org/wiki/Varicap (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL): Rezonans elektryczny – ogólne wyjaśnienie rezonansu w obwodach RLC/LC, https://pl.wikipedia.org/wiki/Rezonans_elektryczny (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (EN): LC circuit – zależność częstotliwości rezonansowej od L i C, https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki analogowej (obwody LC, filtry, rezonans)
  • Materiały o diodach pojemnościowych/warikapach i strojeniu napięciowym
  • Zadania rachunkowe i jakościowe z filtrów rezonansowych (zmiana C/L a przesunięcie fr)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego