KWALIFIKACJA ELM2 - TEST WIEDZY NR 1

PYTANIE NR 18.
Rozważ następujący układ wzmacniacza operacyjnego:
Typ wzmacniacza operacyjnegoPodłączenie
InwerterWyjście podłączone do wejścia odwracającego

Jaki będzie wynik tego podłączenia?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Podłączenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego do wejścia odwracającego oznacza zastosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego w konfiguracji odwracającej.
W takim układzie sygnał na wyjściu ma przeciwną polaryzację (jest odwrócony w fazie) względem sygnału wejściowego, a wzmocnienie jest stabilizowane przez sprzężenie.

Pełne wyjaśnienie:

Wzmacniacz operacyjny najczęściej pracuje poprawnie w układach ze sprzężeniem zwrotnym ujemnym, które stabilizuje punkt pracy oraz narzuca zależność między napięciem wejściowym i wyjściowym. Gdy sprzężenie zwrotne jest doprowadzone do wejścia odwracającego, a sygnał wejściowy również jest podawany na to wejście (typowo przez rezystor), mówimy o konfiguracji odwracającej.

Istota działania jest następująca: wzmacniacz "dąży" do tego, aby różnica napięć między wejściami była bardzo mała (w stanie liniowym). W konfiguracji odwracającej skutkiem ujemnego sprzężenia zwrotnego jest to, że zmiana napięcia wejściowego powoduje zmianę napięcia wyjściowego w przeciwnym kierunku (odwrócenie znaku), tak aby przez sprzężenie zwrotne kompensować tę zmianę na wejściu odwracającym.

Dlatego odpowiedź "Wzmacniacz będzie działał jako wzmacniacz odwracający" jest właściwa: cechą rozpoznawczą jest właśnie doprowadzenie sprzężenia zwrotnego do wejścia odwracającego i wynikające z tego odwrócenie polaryzacji sygnału.

Pozostałe propozycje są typowymi pomyłkami:

  • "Wzmacniacz będzie działał jako integrator" – integrator wymaga elementu całkującego (zwykle kondensatora) w torze sprzężenia zwrotnego lub wejściowym. Sam opis połączenia nie wskazuje na obecność kondensatora, więc nie ma podstaw do wniosku o całkowaniu.
  • "Wzmacniacz będzie działał jako różniczkator" – różniczkator również wymaga kondensatora, ale umieszczonego w innej gałęzi (typowo w torze wejściowym) i odpowiedniego doboru elementów RC. Bez informacji o elementach pojemnościowych nie identyfikuje się układu jako różniczkującego.
  • "Wzmacniacz będzie działał jako wzmacniacz nieodwracający" – w konfiguracji nieodwracającej sygnał wejściowy podaje się na wejście nieodwracające, a sprzężenie zwrotne realizuje się dzielnikiem napięcia do wejścia odwracającego. Kluczową cechą jest brak odwrócenia fazy, czego ten opis nie sugeruje.

W nauce do egzaminu warto zapamiętać: "sprzężenie do wejścia odwracającego zwykle oznacza odwrócenie znaku sygnału", a integrator/różniczkator rozpoznaje się przede wszystkim po obecności i położeniu kondensatora w układzie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Sprzężenie zwrotne ujemne to podanie części sygnału wyjściowego z powrotem na wejście tak, aby zmniejszać różnicę napięć między wejściami WO. Stabilizuje pracę układu, ogranicza wzmocnienie do wartości wynikającej z elementów zewnętrznych i poprawia liniowość.
Konfigurację odwracającą rozpoznasz po tym, że sygnał wejściowy jest doprowadzony do wejścia odwracającego, a z wyjścia wraca do niego sprzężenie zwrotne (zwykle przez rezystor). Skutkiem jest wyjście o odwróconej polaryzacji względem wejścia.
Bo ujemne sprzężenie zwrotne do wejścia odwracającego powoduje, że gdy napięcie wejściowe rośnie, WO musi zmienić napięcie wyjściowe w przeciwną stronę, aby "skompensować" zmianę na wejściu i utrzymać małą różnicę napięć między wejściami.
Nie zawsze. Do jednoznacznej identyfikacji potrzebujesz jeszcze informacji, gdzie jest podany sygnał wejściowy i jakie są elementy w pętli sprzężenia (rezystory/kondensatory). Jednak sprzężenie do wejścia odwracającego jest typową cechą układów o działaniu "odwracającym".
Integrator ma kondensator w kluczowym miejscu pętli (najczęściej w gałęzi sprzężenia zwrotnego), co powoduje całkowanie sygnału w czasie. Zwykły wzmacniacz odwracający opiera się głównie na rezystorach, a jego wzmocnienie jest stałe w szerokim paśmie.
Różniczkator wymaga układu RC z kondensatorem zwykle w torze wejściowym, aby wyjście było proporcjonalne do szybkości zmian sygnału. Przy samych rezystorach układ nie będzie różniczkował, tylko wzmacniał (z odwróceniem znaku).
W odwracającym sygnał wejściowy trafia na wejście odwracające i na wyjściu pojawia się sygnał o przeciwnym znaku. W nieodwracającym sygnał podaje się na wejście nieodwracające, a wyjście ma tę samą polaryzację; wzmocnienie ustala dzielnik w pętli sprzężenia.
Wzmacniacz odwracający spotyka się w torach pomiarowych i audio, w układach sumujących, filtrach aktywnych oraz tam, gdzie trzeba dopasować poziom sygnału i jednocześnie odwrócić polaryzację. Przy uruchamianiu urządzeń ważne jest poprawne podłączenie wejść WO.
Bo oba układy bazują na podobnym "szablonie" z wejściem odwracającym i sprzężeniem zwrotnym, a różnią się położeniem kondensatora. W stresie egzaminacyjnym łatwo pominąć element pojemnościowy i wybrać odpowiedź na podstawie samej nazwy.
Najpierw sprawdź: które wejście dostaje sygnał (odwracające czy nieodwracające) oraz czy i gdzie jest sprzężenie zwrotne. Potem szukaj elementów RC: kondensator w sprzężeniu sugeruje integrator, kondensator w wejściu sugeruje różniczkator, a same rezystory sugerują wzmacniacz.
info

Około 64% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • Texas Instruments, "Op Amps for Everyone" (Ron Mancini, ed.), rozdziały: feedback i konfiguracje odwracające/nieodwracające, https://www.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf - dostęp 2026-02-28
  • Analog Devices, "Practical Op-Amp Applications" (materiał aplikacyjny), sekcje o konfiguracjach WO i sprzężeniu zwrotnym, https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/practical-op-amp-applications.html - dostęp 2026-02-28

Materiały:

  • podręcznik z podstaw elektroniki analogowej (wzmacniacze operacyjne i sprzężenie zwrotne)
  • noty katalogowe i aplikacyjne producentów WO (sekcje: inverting/non-inverting configurations)
  • zbiory zadań z analizy podstawowych układów WO

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego