KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 17.
Jaką funkcję pełni rezystor RIN w układzie lustra prądowego, którego schemat przedstawiono na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny układu lustra prądowego, który jest istotny w kontekście egzaminu zawodowego dla
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystor RIN w lustrze prądowym służy do ustalenia (zaprogramowania) prądu odniesienia w gałęzi wejściowej.
Ten prąd jest następnie "kopiowany" do gałęzi wyjściowej przez element aktywny układu, dlatego zmiana RIN zmienia prąd wyjściowy.

Pełne wyjaśnienie:

W typowym lustrze prądowym kluczową ideą jest utworzenie prądu odniesienia w jednej gałęzi (wejściowej), a następnie odtworzenie (skopiowanie) tego prądu w drugiej gałęzi (wyjściowej). Element aktywny (np. tranzystor w odpowiedniej konfiguracji) zapewnia warunki, dzięki którym prąd w gałęzi wyjściowej jest w przybliżeniu równy prądowi odniesienia lub jest jego wielokrotnością.

Odpowiedź "Programuje prąd wyjściowy." jest poprawna, ponieważ rezystor RIN zwykle ustala wartość prądu odniesienia: dla zadanego napięcia w układzie (np. spadku napięcia na złączu/elemenie odniesienia) rezystor wymusza określony prąd zgodnie z prawem Ohma. Skoro prąd wyjściowy jest kopią prądu odniesienia, to RIN pośrednio determinuje (programuje) prąd na wyjściu.

  • "Stabilizuje napięcie wyjściowe." – lustro prądowe jest projektowane głównie do utrzymania możliwie stałego prądu, a napięcie na wyjściu zależy w dużym stopniu od obciążenia i zakresu poprawnej pracy układu (tzw. zgodności wyjścia). Rezystor RIN nie pełni roli stabilizatora napięcia.
  • "Zapewnia sprzężenie zwrotne." – w lustrze prądowym mogą występować mechanizmy "wewnętrznej korekcji" wynikające z połączeń elementu aktywnego, ale sam rezystor RIN jest przede wszystkim elementem ustawiającym prąd odniesienia. Nazywanie jego roli sprzężeniem zwrotnym jest zbyt ogólne i wprowadza w błąd.
  • "Ogranicza napięcie wyjściowe." – ograniczanie napięcia wyjściowego nie jest typową funkcją rezystora ustawiającego prąd odniesienia. Ograniczenia napięciowe wynikają raczej z własności elementu aktywnego i zasilania oraz z tego, jakie napięcie minimalne jest potrzebne, aby utrzymać zadany prąd.

Wskazówka egzaminacyjna: w pytaniach o lustra prądowe najpierw zidentyfikuj gałąź, w której powstaje prąd odniesienia. Element pasywny w tej gałęzi (często rezystor) zwykle służy do jego ustawienia, a więc pośrednio do ustawienia prądu wyjściowego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Lustro prądowe to układ, który wytwarza prąd odniesienia w jednej gałęzi i odtwarza (kopiuje) go w drugiej gałęzi jako prąd wyjściowy. Stosuje się je do polaryzacji stopni analogowych i jako "źródło prądowe" o możliwie stałej wartości.
Rezystor RIN zwykle ustala prąd odniesienia, czyli "programuje" wartość prądu, który ma zostać skopiowany na wyjście. Zmiana RIN zmienia prąd odniesienia, a więc w typowym układzie zmienia również prąd wyjściowy.
W lustrze prądowym interesuje nas prąd odniesienia. Jeśli na rezystorze występuje w przybliżeniu znany spadek napięcia (zależny od układu), to prąd wynika z prawa Ohma. Napięcie wyjściowe natomiast zależy od obciążenia i zakresu pracy elementu aktywnego.
Nie jest to jego główna funkcja. Lustro prądowe dąży do utrzymania zadanej wartości prądu w określonym zakresie napięć na wyjściu. Napięcie wyjściowe zwykle "ustala się" samo w zależności od obciążenia, a nie jest stabilizowane jak w stabilizatorach napięcia.
Gałąź odniesienia to ta, w której prąd jest wyznaczany przez elementy wejściowe (często rezystor i połączenie elementu aktywnego w konfiguracji ustalającej prąd). Z tej gałęzi układ "bierze wzorzec" do odtworzenia prądu w gałęzi wyjściowej.
Typowe pomyłki to mylenie stabilizacji prądu ze stabilizacją napięcia oraz wybór odpowiedzi o sprzężeniu zwrotnym, bo brzmi "ogólnie poprawnie". Warto zawsze zapytać siebie: co w tym układzie ustala prąd odniesienia i jak to przekłada się na prąd wyjściowy?
Zwykle wtedy, gdy RIN leży w gałęzi, która ustala prąd odniesienia. Zwiększenie rezystancji zazwyczaj zmniejsza prąd odniesienia, a więc zmniejsza też prąd kopiowany na wyjściu. Dokładna zależność zależy od topologii i napięć w układzie.
W wielu topologiach występują mechanizmy korygujące wynikające z połączeń elementów aktywnych, ale w pytaniach egzaminacyjnych rezystor wejściowy najczęściej nie jest opisywany jako element sprzężenia. Jego rola jest praktyczna: ustalić prąd odniesienia.
Najpierw mierzysz prąd w gałęzi odniesienia (tej z RIN), a potem porównujesz go z prądem w gałęzi wyjściowej przy typowym obciążeniu. Jeśli prądy znacząco się różnią, sprawdzasz warunki pracy (napięcia) i wartości elementów, w tym RIN.
Ćwicz rozpoznawanie na schematach: gdzie powstaje prąd odniesienia, co go ustala (rezystor, źródło napięcia, złącze), i jak jest kopiowany na wyjście. Rób krótkie zadania jakościowe (bez liczenia): "który element zmieni prąd wyjściowy i dlaczego?".
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 37% zdających egzamin. bardzo trudne

Źródła:

  • Sedra, Smith: "Microelectronic Circuits" – rozdziały dotyczące źródeł prądowych i luster prądowych (current mirrors).
  • A. S. Sedra: "Microelectronics" / materiały akademickie z elektroniki analogowej – sekcje o polaryzacji prądowej i lustrach prądowych.
  • P. Horowitz, W. Hill: "The Art of Electronics" – sekcje o źródłach prądowych i prostych układach luster prądowych.

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektroniki analogowej: rozdział o źródłach prądowych i lustrach prądowych
  • Noty aplikacyjne producentów układów analogowych dotyczące źródeł prądowych i polaryzacji
  • Ćwiczenia laboratoryjne: pomiary prądów w prostym lustrze prądowym przy zmianie rezystora ustawiającego

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego