KWALIFIKACJA ELE2 - CZERWIEC 2009

PYTANIE NR 3.
Jaki rodzaj filtru przedstawiono na schemacie?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny dolnoprzepustowego filtru LC.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Układ na schemacie ma strukturę π: cewka L jest włączona szeregowo w torze sygnału, a dwa kondensatory C są dołączone równolegle do masy na wejściu i wyjściu. Dla wysokich częstotliwości XC maleje, więc C "zwiera" składowe HF do masy, a XL rośnie, więc L je tłumi. Niskie częstotliwości przechodzą — to filtr dolnoprzepustowy.

Pełne wyjaśnienie:

Na schemacie widać pasywny czwórnik LC o topologii typu π (Pi): w gałęzi szeregowej znajduje się cewka L, natomiast na wejściu i wyjściu do masy dołączone są dwa kondensatory C. Taki układ jest klasycznym filtrem dolnoprzepustowym.

Wynika to bezpośrednio z zależności reaktancji od częstotliwości:

  • Reaktancja indukcyjna rośnie z częstotliwością (XL = 2πfL). Oznacza to, że cewka w szeregu dla niskich częstotliwości stawia mały "opór", a dla wysokich staje się coraz większą przeszkodą.
  • Reaktancja pojemnościowa maleje z częstotliwością (XC = 1/(2πfC)). Kondensator do masy dla niskich częstotliwości zachowuje się jak prawie przerwa, a dla wysokich jak coraz lepsze zwarcie do masy.

Po połączeniu tych efektów: składowe wysokoczęstotliwościowe są odprowadzane przez kondensatory do masy i dodatkowo blokowane przez cewkę w torze, natomiast składowe niskoczęstotliwościowe nie są istotnie zwierane do masy i mogą przejść na wyjście. To jest definicja działania filtru dolnoprzepustowego.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują:

  • "Górnoprzepustowy." wymagałby konfiguracji, w której element szeregowy przepuszcza wysokie częstotliwości (np. kondensator w szeregu), a elementy do masy tłumią niskie (np. dławik do masy). Tutaj jest odwrotnie.
  • "Środkowoprzepustowy." (pasmowoprzepustowy) zwykle wykorzystuje rezonans i ma pasmo przepuszczania wokół pewnej częstotliwości, a nie "od zera" do granicznej. Sam układ π z L w szeregu i C do masy realizuje przepuszczanie niskich częstotliwości.
  • "Środkowozaporowy." (pasmowozaporowy) blokuje tylko pewne pasmo w środku, pozostawiając niskie i wysokie; do tego potrzebne są inne konfiguracje (np. obwody rezonansowe w odpowiednich gałęziach), a nie typowy π-LC dolnoprzepustowy.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli widzisz L w szeregu i C do masy, najczęściej rozpoznajesz dolnoprzepust; jeśli widzisz C w szeregu i L do masy, najczęściej jest to górnoprzepust.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Filtr dolnoprzepustowy przepuszcza składowe niskich częstotliwości, a tłumi wysokie. Stosuje się go m.in. do ograniczania zakłóceń wysokoczęstotliwościowych, wygładzania tętnień w zasilaniu oraz do ograniczania pasma sygnału w torach pomiarowych i sterowania.
Filtr π rozpoznasz po trzech elementach: element w szeregu w torze sygnału oraz dwa elementy do masy po obu stronach (na wejściu i wyjściu). Dla dolnoprzepustu typowo jest to L w szeregu i C do masy.
Ponieważ reaktancja indukcyjna rośnie wraz z częstotliwością (XL = 2πfL). Im większa częstotliwość, tym większą "przeszkodą" staje się cewka w torze sygnału. W efekcie składowe wysokoczęstotliwościowe są silniej osłabiane.
Reaktancja pojemnościowa maleje wraz z częstotliwością (XC = 1/(2πfC)). Dla wysokich częstotliwości kondensator ma małą impedancję, więc tworzy łatwą drogę do masy. W praktyce składowe HF są odprowadzane z toru sygnału, co daje tłumienie.
Najczęściej spotkasz: dolnoprzepustowy (przepuszcza niskie), górnoprzepustowy (przepuszcza wysokie), pasmowoprzepustowy (przepuszcza wybrane pasmo) oraz pasmowozaporowy (tłumi wybrane pasmo). Typ wynika z topologii i doboru elementów.
Częste błędy to: mylenie roli elementów w szeregu i do masy, zakładanie że "każde LC" oznacza filtr pasmowy, oraz błędna intuicja o kondensatorze (że blokuje wysokie). Warto zawsze analizować, co dzieje się dla niskiej i wysokiej częstotliwości.
Reguła praktyczna: jeśli w torze sygnału jest cewka w szeregu, a do masy są kondensatory, to zwykle jest dolnoprzepust. Jeśli w torze sygnału jest kondensator w szeregu, a do masy cewka, to zwykle jest górnoprzepust. Zawsze sprawdź zachowanie dla skrajnych częstotliwości.
Filtry π spotyka się w zasilaniu i torach sygnałowych urządzeń automatyki: do tłumienia zakłóceń, poprawy jakości pomiaru oraz ograniczenia wpływu impulsów i szumów. W praktyce pomagają stabilizować pracę elektroniki sterującej i układów pomiarowych.
Filtr pasmowoprzepustowy przepuszcza tylko pewne wąskie pasmo częstotliwości, a tłumi zarówno niskie, jak i wysokie poza pasmem. Dolnoprzepust przepuszcza pasmo "od zera" do częstotliwości granicznej. Pasmowoprzepust zwykle opiera się na zjawisku rezonansu.
Najprościej porównaj zachowanie elementów dla skrajnych częstotliwości: dla f→0 i f→∞. Zapamiętaj: XL rośnie z f (cewka coraz bardziej blokuje), a XC maleje z f (kondensator coraz bardziej zwiera do masy). To pozwala szybko określić, co jest przepuszczane, a co tłumione.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 44% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Układ na schemacie ma strukturę π: cewka L jest włączona szeregowo w torze sygnału, a dwa kondensatory C są dołączone równolegle do masy na wejściu i wyjściu."

Źródła:

  • Wikipedia: "Reaktancja" (zależności XL=2πfL oraz XC=1/(2πfC) i interpretacja częstotliwościowa), https://pl.wikipedia.org/wiki/Reaktancja - dostęp 2026-03-05
  • Wikipedia: "Filtr dolnoprzepustowy" (definicja i ogólne własności filtrów dolnoprzepustowych), https://pl.wikipedia.org/wiki/Filtr_dolnoprzepustowy - dostęp 2026-03-05
  • All About Circuits: "Pi Filter" (opis filtru π i jego zastosowania/zasada działania), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-8/pi-filters/ - dostęp 2026-03-05

Materiały:

  • Podręcznik do elektrotechniki/elektroniki: filtry pasywne RLC (dział o filtrach i reaktancji)
  • Notatki z analizy obwodów: reaktancja XL=2πfL i XC=1/(2πfC)
  • Kurs podstaw elektroniki: topologie filtrów (LC typu L, T i π)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego