Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELM2 - TEST WIEDZY NR 7



PYTANIE NR 8.
Rozważ układ wzmacniacza operacyjnego w konfiguracji odwracającej. Jeżeli rezystor sprzężenia zwrotnego R2 ma wartość 10kΩ, a rezystor wejściowy R1 ma wartość 2kΩ, to jakie jest wzmocnienie napięciowe tego układu?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W konfiguracji odwracającej wzmocnienie napięciowe idealnego wzmacniacza operacyjnego wynosi Av = −R2/R1. Dla R2 = 10 kΩ i R1 = 2 kΩ otrzymujemy |Av| = 10/2 = 5. Znak "−" oznacza odwrócenie fazy na wyjściu.

Pełne wyjaśnienie:

Wzmacniacz operacyjny w konfiguracji odwracającej ma sygnał wejściowy podany przez rezystor R1 na wejście odwracające, a rezystor R2 realizuje ujemne sprzężenie zwrotne z wyjścia na to samo wejście. Dla idealnego WO (bardzo duże wzmocnienie otwarte, prąd wejściowy ~0) węzeł wejścia odwracającego znajduje się w stanie tzw. wirtualnej masy, a zależność wzmocnienia jest stała i wynika z praw Kirchhoffa.

Dla takiego układu wzmocnienie napięciowe (ze znakiem) opisuje wzór:

Av = Uwy/Uwe = −R2/R1.

Podstawiamy wartości rezystorów:

  • R2 = 10 kΩ
  • R1 = 2 kΩ

Obliczenie wartości bezwzględnej wzmocnienia:

|Av| = R2/R1 = 10/2 = 5.

Dlatego poprawną odpowiedzią jest 5 (magnitude). Znak minus mówi o odwróceniu fazy o 180°: jeśli napięcie wejściowe rośnie, to wyjściowe w tym układzie maleje.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • 10 – to byłoby prawdą, gdyby R1 miało 1 kΩ albo gdyby ktoś błędnie podstawił inne wartości; nie wynika z ilorazu 10 kΩ / 2 kΩ.
  • 0.2 – to typowy błąd odwrócenia ilorazu (R1/R2 zamiast R2/R1): 2/10 = 0.2.
  • 2 – może wynikać z pomylenia konfiguracji lub niepełnego rachunku, ale nie odpowiada żadnemu poprawnemu przeliczeniu podanych rezystorów.

Wskazówka egzaminacyjna: zapamiętaj skrótowo "odwracający: minus i dzielenie R2 przez R1", a dla nieodwracającego "plus 1" (1 + R2/R1).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest wzmacniacz operacyjny w konfiguracji odwracającej?
To układ, w którym sygnał wejściowy podaje się przez rezystor na wejście "−", a z wyjścia prowadzi się ujemne sprzężenie zwrotne przez drugi rezystor. Taki wzmacniacz daje wzmocnienie zależne od stosunku rezystancji i odwraca fazę sygnału na wyjściu.
Jak obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza odwracającego?
Dla idealnego WO stosuje się wzór Av = −R2/R1, gdzie R2 to rezystor sprzężenia zwrotnego, a R1 to rezystor wejściowy. Najpierw liczysz iloraz R2/R1, a znak "−" oznacza odwrócenie fazy o 180°.
Dlaczego w konfiguracji odwracającej pojawia się znak minus we wzmocnieniu?
Znak minus wynika z tego, że sygnał jest podawany na wejście odwracające. Ujemne sprzężenie zwrotne utrzymuje węzeł wejścia "−" blisko potencjału odniesienia, a prądy przez R1 i R2 muszą się równoważyć, co daje zależność z przeciwnym znakiem.
Czy w zadaniach egzaminacyjnych liczy się znak wzmocnienia czy wartość bezwzględna?
To zależy od treści pytania. Jeśli pytają o "wzmocnienie napięciowe" bez doprecyzowania, często podaje się wartość liczbową (moduł). Gdy pojawia się "ze znakiem" lub pytanie dotyczy fazy, trzeba uwzględnić minus. Zawsze czytaj uważnie opis.
Jakie są najczęstsze błędy przy liczeniu wzmocnienia −R2/R1?
Najczęściej: (1) odwrócenie ilorazu i policzenie R1/R2, (2) użycie wzoru z układu nieodwracającego (1+R2/R1), (3) pominięcie znaku minus, (4) błędne operowanie na kΩ (np. wpisanie 10 i 2000 zamiast 10k i 2k, choć iloraz i tak się skraca).
Jak dobrać R1 i R2, żeby uzyskać wzmocnienie 5 w odwracającym?
Wybierasz rezystory tak, aby R2/R1 = 5. Przykłady: R1=2 kΩ i R2=10 kΩ, albo R1=10 kΩ i R2=50 kΩ. W praktyce dobiera się też wartości pod kątem szumów, obciążenia źródła i typowych zakresów prądów w układzie.
Co oznacza pojęcie wirtualnej masy przy wzmacniaczu operacyjnym?
Wirtualna masa to sytuacja, gdy dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu napięcie na wejściu odwracającym jest prawie takie samo jak na nieodwracającym (często 0 V), mimo że to nie jest fizycznie połączone z masą. To ułatwia analizę prądów i obliczanie wzmocnienia.
Czy zmiana R1 wpływa na impedancję wejściową układu odwracającego?
Tak. W konfiguracji odwracającej impedancja wejściowa widziana przez źródło jest w przybliżeniu równa R1 (dla idealnego WO), bo wejście "−" jest wirtualnie na potencjale odniesienia. Zwiększenie R1 zwykle zwiększa impedancję wejściową, ale może zwiększyć szumy.
Kiedy zamiast konfiguracji odwracającej stosuje się nieodwracającą?
Konfigurację nieodwracającą wybiera się często wtedy, gdy potrzebna jest bardzo wysoka impedancja wejściowa (wejście na "+") i brak odwrócenia fazy. Odwracająca jest wygodna do sumowania sygnałów i łatwego ustawiania wzmocnienia, ale obciąża źródło rezystorem R1.
Jak szybko rozpoznać na egzaminie, który rezystor jest R1, a który R2?
R1 to zwykle rezystor szeregowy na wejściu (między źródłem a wejściem "−"). R2 to rezystor sprzężenia zwrotnego (między wyjściem a wejściem "−"). Jeśli widzisz rezystor "z wyjścia z powrotem na wejście", to jest R2.
info

Około 59% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "W konfiguracji odwracającej wzmocnienie napięciowe idealnego wzmacniacza operacyjnego wynosi Av = −R2/R1."

Źródła:

  • Wikipedia: "Operational amplifier applications" (sekcja: Inverting amplifier) https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications (accessed 2026-02-26)
  • All About Circuits: "Inverting Operational Amplifier" https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-8/inverting-op-amp/ (accessed 2026-02-26)
  • Electronics Tutorials: "The Inverting Amplifier" https://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_2.html (accessed 2026-02-26)

Materiały:

  • Noty aplikacyjne producentów wzmacniaczy operacyjnych (konfiguracje podstawowe)
  • Podręcznik z elektroniki analogowej: wzmacniacze operacyjne i sprzężenie zwrotne
  • Ćwiczenia rachunkowe z podstawowych układów WO (odwracający/nieodwracający/sumator)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego