KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 34.
Jaki zestaw przyrządów pomiarowych należy zastosować, aby wyznaczyć charakterystykę przenoszenia wzmacniacza selektywnego LC zasilanego napięciem ±12 V?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Do wyznaczenia charakterystyki przenoszenia trzeba pobudzić wzmacniacz sygnałem o zmiennej częstotliwości oraz zmierzyć przebiegi na wejściu i wyjściu. Zapewnia to generator funkcyjny i oscyloskop. Ponieważ układ jest zasilany ±12 V, potrzebny jest zasilacz symetryczny. Multimetr nie pozwala wygodnie śledzić zmian amplitudy w funkcji częstotliwości.

Pełne wyjaśnienie:

Charakterystyka przenoszenia (w praktyce najczęściej charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa) pokazuje, jak zmienia się wzmocnienie układu w funkcji częstotliwości sygnału wejściowego. Dla wzmacniacza selektywnego LC kluczowe jest znalezienie częstotliwości, przy której sygnał na wyjściu jest największy (okolice rezonansu) oraz obserwacja spadku wzmocnienia poza pasmem.

Aby taką charakterystykę wyznaczyć, potrzebujesz trzech elementów stanowiska:

  • Zasilacz symetryczny – ponieważ wzmacniacz wymaga zasilania ±12 V, czyli dodatniej i ujemnej szyny względem masy. Zasilacz tylko dodatni (pojedyncze napięcie stałe) nie spełnia tego wymagania bez dodatkowych rozwiązań (np. sztucznej masy), których w pytaniu nie założono.
  • Generator funkcyjny – dostarcza sygnał testowy (np. sinus) i pozwala zmieniać częstotliwość w zakresie interesującym dla obwodu LC. Bez generatora nie da się wykonać kontrolowanego "przemiatania" częstotliwości.
  • Oscyloskop – umożliwia obserwację przebiegów i pomiar amplitudy na wejściu oraz na wyjściu (najlepiej jednocześnie na dwóch kanałach). Dzięki temu można porównać Uwy/Uwe dla kolejnych częstotliwości i naszkicować lub policzyć wzmocnienie.

Dlaczego pozostałe zestawy są niewłaściwe?

  • Zasilacz symetryczny i multimetr cyfrowy – brakuje źródła sygnału o regulowanej częstotliwości, więc nie wykonasz pomiaru zależnego od f.
  • Generator funkcyjny i multimetr cyfrowy – brakuje zasilania ±12 V, a ponadto multimetr zwykle nie jest narzędziem do wygodnego i wiarygodnego wyznaczania odpowiedzi częstotliwościowej (ograniczenia pasma, detekcji i prezentacji przebiegu).
  • Zasilacz napięcia stałego, generator funkcyjny i oscyloskop – zestaw pomiarowy jest prawie kompletny, ale zasilacz niesymetryczny nie realizuje wymaganego ±12 V.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy pytanie dotyczy charakterystyki przenoszenia, szukaj w odpowiedziach pary "źródło sygnału + przyrząd do obserwacji sygnału", a następnie sprawdź, czy zasilanie odpowiada wymaganiom układu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To zależność opisująca, jak układ "przenosi" sygnał z wejścia na wyjście, najczęściej jako zmiana wzmocnienia w funkcji częstotliwości. W praktyce porównuje się amplitudę na wyjściu do amplitudy na wejściu przy kolejnych częstotliwościach sygnału testowego.
Typowy zestaw to: generator funkcyjny (źródło sinusoidy i zmiana częstotliwości), oscyloskop (pomiar amplitudy wejścia i wyjścia) oraz właściwe zasilanie badanego układu. Bez generatora nie ma przemiatania, bez oscyloskopu trudno ocenić amplitudę i kształt sygnału.
Zasilanie ±12 V oznacza dwie szyny: dodatnią i ujemną względem masy (np. +12 V, 0 V, −12 V). Zasilacz symetryczny zapewnia obie te wartości wprost, dzięki czemu wzmacniacz pracuje zgodnie z projektem. Pojedynczy zasilacz DC nie dostarcza ujemnej szyny bez dodatkowych układów.
Zwykle nie jest to najlepszy wybór. Multimetr mierzy napięcie w określony sposób i ma ograniczenia pasma oraz metody detekcji AC, przez co wynik może być zafałszowany dla wyższych częstotliwości lub sygnałów o małej amplitudzie. Do obserwacji zmian w funkcji częstotliwości wygodniejszy jest oscyloskop.
1) Zasil układ zasilaczem symetrycznym ±12 V.
2) Podaj z generatora sinus o stałej amplitudzie na wejście.
3) Zmieniaj częstotliwość w interesującym zakresie.
4) Oscyloskopem mierz amplitudę na wejściu i wyjściu.
5) Zapisuj stosunek Uwy/Uwe dla kolejnych częstotliwości i wyznacz maksimum (rezonans).
Generator jest kontrolowanym źródłem sygnału testowego. Umożliwia ustawienie rodzaju przebiegu (najczęściej sinus) oraz płynną zmianę częstotliwości, czyli przemiatanie pasma. Dzięki temu możesz sprawdzić, przy jakich częstotliwościach wzmacniacz selektywny LC wzmacnia najbardziej, a gdzie tłumi.
Oscyloskop pokazuje przebieg w czasie, więc widać amplitudę, zniekształcenia i ewentualne przesterowanie. Pozwala też mierzyć jednocześnie dwa sygnały (wejście i wyjście), co ułatwia porównanie. Multimetr często uśrednia/filtruje sygnał, a jego dokładność AC zależy od częstotliwości i kształtu przebiegu.
Oznacza to, że w torze sygnałowym wykorzystuje się obwód LC (cewka + kondensator), który ma rezonans i "wybiera" pewien zakres częstotliwości. W pobliżu rezonansu wzmocnienie jest większe (lub tłumienie mniejsze), a poza tym zakresem odpowiedź wyraźnie spada. Dlatego pomiar charakterystyki częstotliwościowej jest tu kluczowy.
Najczęstsze błędy to: zmiana amplitudy generatora podczas przemiatania, zbyt duża amplituda powodująca przesterowanie, brak kontroli obciążenia wyjścia, pomiar tylko wyjścia bez odniesienia do wejścia oraz użycie niewłaściwego zasilania (np. brak ujemnej szyny przy ±12 V). Każdy z nich zniekształca wynik.
Upewnij się, że masz: zasilacz z wyjściami dodatnim i ujemnym, generator z regulacją częstotliwości oraz oscyloskop z co najmniej dwoma kanałami. Sprawdź poprawność masy odniesienia, ustaw stałą amplitudę sygnału wejściowego i przygotuj sposób notowania wyników (tabela częstotliwość–amplituda), aby szybko wyznaczyć maksimum i pasmo.
info

Statystycznie 54% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że do wyznaczenia charakterystyki przenoszenia trzeba pobudzić wzmacniacz sygnałem o zmiennej częstotliwości oraz zmierzyć przebiegi na wejściu i wyjściu.

Źródła:

  • Tektronix, "XYZs of Oscilloscopes" (podstawy pomiaru amplitudy i obserwacji przebiegów na oscyloskopie), https://www.tek.com/en/documents/primer/xyzs-oscilloscopes-primer (dostęp: 2026-02-18)
  • Keysight Technologies, "Bode Plot Measurement" / materiały aplikacyjne dot. pomiaru charakterystyki częstotliwościowej (generator + pomiar odpowiedzi), https://www.keysight.com/us/en/solutions/digital-oscilloscopes/bode-plot.html (dostęp: 2026-02-18)
  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", rozdziały dot. pomiarów i przyrządów laboratoryjnych oraz podstaw wzmacniaczy (wydanie książkowe – weryfikowalne źródło ogólne, bez wskazania stron w danych wejściowych)

Materiały:

  • Podręcznik podstaw metrologii elektrycznej/elektronicznej (działy o generatorach i oscyloskopach)
  • Materiały producentów oscyloskopów o pomiarach odpowiedzi częstotliwościowej (Bode plot, sweep)
  • Skrypty z pracowni elektronicznej: pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej wzmacniacza

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego