W prostowniku jednopołówkowym (precyzyjnym) na wzmacniaczu operacyjnym kluczowe jest to, że układ pracuje z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, a dioda znajduje się w pętli sprzężenia. Dzięki temu można prostować sygnały o małej amplitudzie bez typowego "progu" klasycznej diody w torze wejściowym.
W zadaniu interesuje nas jednak przede wszystkim warunek: maksymalne napięcie wyjściowe bez przesterowania. W modelu egzaminacyjnym przyjmujemy uproszczenie, że wzmacniacz może na wyjściu osiągnąć napięcie zbliżone do napięcia zasilania, czyli Uwy_max≈15 V.
Dane mówią też, że wzmocnienie napięciowe wynosi K=10. Dla pracy liniowej wzmacniacza obowiązuje zależność:
Uwy = K · Uwe
Aby nie przekroczyć Uwy_max, wyznaczamy maksymalną wartość Uwe:
Uwe_max = Uwy_max / K = 15 V / 10 = 1,5 V
Dlatego poprawną odpowiedzią jest 1,5 V.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- 1 V i 0,5 V dałyby odpowiednio ok. 10 V i 5 V na wyjściu, więc nie wykorzystują podanego limitu 15 V – nie są "maksymalne".
- 2 V przy K=10 wymagałoby ok. 20 V na wyjściu, co przekracza zasilanie 15 V, więc prowadziłoby do przesterowania (saturacji/obcięcia).
W praktyce konstrukcyjnej często uwzględnia się jeszcze zapas (headroom) oraz spadki napięć elementów nieliniowych, ale w tym zadaniu nie podano takich parametrów, więc stosuje się prostą zależność z danych.
