KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 34.
Które diody pracują nieprawidłowo w mostku Greatz’a dla przebiegu napięcia wyjściowego przedstawionego na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat mostka prostowniczego Greatz’a, który jest używany w elektronice do przekształcania prądu
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W sprawnym mostku Graetza prostowane są obie połówki sinusoidy, więc Uwy ma dodatnie impulsy w każdym półokresie (tętnienia 2f). Na rysunku widać impulsy tylko w 1. i 3. półokresie, a w 2. i 4. napięcie jest równe zero. Oznacza to brak przewodzenia gałęzi pracującej w ujemnym półokresie, czyli diod D1 i D3.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek Graetza (prostownik mostkowy) składa się z czterech diod. W układzie sprawnym obie połówki napięcia przemiennego wejściowego są zamieniane na impulsy o tej samej polaryzacji na wyjściu, dlatego przebieg Uwy ma impulsy w każdym półokresie, a częstotliwość tętnień jest dwukrotnie większa niż częstotliwość wejściowa (2f).

Na przedstawionym przebiegu Uwy widać dodatnie impulsy tylko w pierwszym i trzecim półokresie, natomiast w drugim i czwartym półokresie napięcie wyjściowe jest równe zero. Taki obraz odpowiada prostowaniu jednopołówkowemu (co drugi impuls), czyli sytuacji, w której jedna z dwóch "ścieżek" przewodzenia w mostku nie działa.

W typowym mostku, zgodnie z podanym kontekstem, podczas dodatniego półokresu przewodzą diody D2 i D4, a podczas ujemnego półokresu przewodzą diody D1 i D3. Skoro impulsy pojawiają się tylko w tych półokresach, w których ma przewodzić para D2–D4, a brakuje ich w półokresach przypisanych parze D1–D3, wniosek jest jednoznaczny: nieprawidłowo pracują diody D1 i D3.

Dlaczego pozostałe pary nie pasują? Wskazania z udziałem D2 lub D4 sugerowałyby problem w gałęzi odpowiedzialnej za dodatni półokres, co dałoby zanik impulsów w półokresach, w których na rysunku impulsy jednak występują. Z kolei wybór "D3 i D4" miesza diody z dwóch różnych gałęzi przewodzenia i nie odpowiada standardowemu podziałowi pracy mostka na pary przewodzące w danym półokresie.

Wskazówka praktyczna: po analizie przebiegu warto potwierdzić diagnozę pomiarem każdej diody miernikiem (spadek napięcia w kierunku przewodzenia oraz brak przewodzenia w kierunku zaporowym) albo testem pod obciążeniem, bo dopiero to rozstrzyga, czy jest to przerwa, zwarcie czy problem połączeń.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek Graetza to układ czterech diod połączonych w mostek, który prostuje napięcie przemienne na pulsujące napięcie stałe. W przeciwieństwie do prostownika jednopołówkowego wykorzystuje obie połówki sinusoidy, dzięki czemu daje wyższe napięcie średnie i mniejsze tętnienia.
W sprawnym mostku Graetza na wyjściu pojawiają się dodatnie "garby" w każdym półokresie, bo prostowane są obie połówki przebiegu wejściowego. W praktyce oznacza to tętnienia o częstotliwości 2f (dwukrotnie większej niż częstotliwość sieci/źródła).
Jeśli układ przestaje przewodzić w jednym z półokresów, na wyjściu pojawiają się impulsy tylko wtedy, gdy działa druga ścieżka przewodzenia. W efekcie widać "co drugi" impuls, a w pozostałych przedziałach napięcie spada do zera, co jest typowym objawem utraty jednej gałęzi mostka.
W typowym opisie pracy mostka, w dodatnim półokresie przewodzi jedna para przekątna, a w ujemnym druga. W tym zadaniu przyjęto: dodatni półokres → D2 i D4, ujemny półokres → D1 i D3. To powiązanie pozwala diagnozować usterki na podstawie wykresu Uwy.
Nie zawsze. Zależy od rodzaju uszkodzenia (przerwa/zwarcie) i konfiguracji obwodu. Dla całkowitego zaniku przewodzenia w danym półokresie typowo musi wystąpić przerwa w ścieżce przewodzenia, a w praktyce często oznacza to brak przewodzenia całej pary w tej gałęzi lub dodatkowy problem połączeń.
Brak obciążenia zwykle nie powoduje "wycięcia" co drugiego półokresu – zmienia raczej amplitudę, kształt (mniejsze spłaszczenia) i tętnienia po filtracji. Typowe uszkodzenie gałęzi mostka daje wyraźne zera w określonych półokresach. Najpewniejsze jest porównanie Uwe i Uwy oraz test diod miernikiem.
Najczęściej używa się funkcji testu diody: w kierunku przewodzenia miernik pokaże spadek napięcia, a w kierunku zaporowym brak przewodzenia. W układzie mostka pomiar "w miejscu" może być zafałszowany przez inne elementy, więc przy wątpliwościach odlutowuje się jedną końcówkę diody.
Wzrost tętnień widać jako większą amplitudę składowej zmiennej na wyjściu: "głębsze" dołki między impulsami lub bardziej pofalowaną linię po filtracji kondensatorem. Przy prostowaniu dwupołówkowym tętnienia mają 2f, a przy jednopołówkowym f, co też pomaga w diagnozie.
Ponieważ każda połówka sinusoidy wejściowej generuje impuls o tej samej polaryzacji na wyjściu. W jednym okresie wejściowym pojawiają się więc dwa impulsy na wyjściu. Gdy jedna gałąź nie działa, impulsy pojawiają się tylko raz na okres i wtedy tętnienia mają f.
Najczęstszy błąd to pomylenie, która para diod pracuje w danym półokresie, oraz wybieranie odpowiedzi "na pamięć" bez odniesienia do wykresu Uwy. Drugi typowy błąd to nieuwzględnienie, że brak impulsu oznacza brak przewodzenia całej ścieżki w tym półokresie, a nie tylko "słabszą" pracę.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 42% zdających egzamin. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w sprawnym mostku Graetza prostowane są obie połówki sinusoidy, więc Uwy ma dodatnie impulsy w każdym półokresie (tętnienia 2f).

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics), rozdziały dotyczące diod i prostowników (wydania polskie/angielskie – część o prostowaniu i zasilaczach)
  • Ralph S. Morrison, "Podstawy elektroniki" (tematy: diody, prostowniki, przebiegi wyjściowe) – rozdział o układach prostowniczych

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw elektroniki: prostowniki i filtry (rozdział o prostowaniu)
  • Materiały dydaktyczne/ćwiczenia laboratoryjne z pomiarów oscyloskopowych w układach prostowniczych
  • Karty katalogowe typowych diod prostowniczych (parametry i testowanie)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego