KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 28.
Układ przedstawiony na rysunku to wzmacniacz
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny wzmacniacza prądu stałego, co jest zgodne z kontekstem pytania egzaminacyjnego
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wzmacniacz prądu stałego (DC) wzmacnia także składową stałą sygnału, czyli jego poziom odniesienia, a nie wyłącznie składową zmienną. Na schemacie rozpoznaje się go m.in. po bezpośrednim sprzęganiu stopni (bez kondensatorów odcinających DC) oraz po właściwej polaryzacji elementów toru sygnałowego.

Pełne wyjaśnienie:

Określenie wzmacniacz prądu stałego (często rozumiane jako wzmacniacz DC) oznacza układ, który potrafi przenosić i wzmacniać nie tylko zmiany sygnału w czasie, ale również jego składową stałą (offset/poziom DC). W praktyce ma to znaczenie wtedy, gdy interesuje nas wzmocnienie sygnałów wolnozmiennych albo pomiar poziomu napięcia/prądu, a nie tylko przebiegów przemiennych.

Na schemacie ideowym wskazówką są rozwiązania konstrukcyjne toru sygnału. Dla układów nastawionych na przenoszenie DC typowe jest sprzęganie bezpośrednie między stopniami, czyli takie połączenie, w którym nie ma kondensatorów w szereg z sygnałem, które działałyby jak filtr górnoprzepustowy i odcinały składową stałą. Równie istotna jest polaryzacja elementów aktywnych (np. tranzystora) tak, aby punkt pracy umożliwiał liniowe wzmocnienie także dla sygnału o bardzo niskiej częstotliwości, łącznie z 0 Hz.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do tego rozpoznania:

  • "Wzmacniacz operacyjny" to nazwa elementu/klasy układu (op-amp), a nie funkcjonalne rozstrzygnięcie "czy przenosi DC". Wzmacniacz operacyjny może pracować w układach przenoszących DC lub tylko AC – zależy to od aplikacji i sprzęgania.
  • "Wzmacniacz selektywny" odnosi się do układów o selektywności częstotliwościowej (np. wzmacniacze w.cz., pasmowe), gdzie kluczowe są obwody rezonansowe/filtry. To inna cecha niż zdolność przenoszenia składowej stałej.
  • "Wzmacniacz różnicowy" opisuje sposób wzmacniania różnicy dwóch sygnałów wejściowych. Taki układ również może przenosić DC lub nie – to nie jest to samo kryterium co "wzmacniacz prądu stałego".

Wskazówka egzaminacyjna: szukaj na schemacie elementów, które blokują DC (kondensatory sprzęgające w szereg z sygnałem). Jeśli tor sygnałowy jest sprzęgany bezpośrednio, a układ ma stabilny punkt pracy, rośnie prawdopodobieństwo, że chodzi o wzmacniacz przenoszący składową stałą.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To wzmacniacz, który przenosi i wzmacnia także składową stałą sygnału (0 Hz), czyli jego poziom DC/offset. W praktyce oznacza to, że na wyjściu zmienia się nie tylko amplituda zmian, ale również wartość średnia sygnału, jeśli zmieni się ona na wejściu.
Najczęściej po braku kondensatorów sprzęgających w szeregu z torem sygnału między stopniami. Sprzęganie bezpośrednie nie odcina DC. Dodatkowo istotna jest polaryzacja elementów aktywnych (punkt pracy), aby wzmacniacz działał liniowo również dla bardzo niskich częstotliwości.
Kondensator w szeregu z sygnałem ma reaktancję nieskończoną dla 0 Hz, więc dla prądu stałego zachowuje się jak przerwa. Wraz z rezystancją wejściową/wyjściową tworzy filtr górnoprzepustowy, który przepuszcza zmiany (AC), ale blokuje poziom DC.
Nie zawsze. Wzmacniacz operacyjny to element, który może pracować w układach przenoszących DC albo tylko AC. O tym, czy układ wzmacnia składową stałą, decyduje aplikacja (sprzęganie, filtracja, punkt pracy), a nie sama obecność wzmacniacza operacyjnego.
Wzmacniacz różnicowy wzmacnia różnicę dwóch sygnałów wejściowych (odrzuca składową wspólną). To kryterium dotyczy struktury wejścia. Wzmacniacz DC opisuje natomiast pasmo od dołu (czy przenosi 0 Hz). Układ różnicowy może, ale nie musi przenosić DC.
Gdy mierzysz lub przetwarzasz sygnały wolnozmienne albo poziomy DC, np. z czujników (mostki pomiarowe, termistory, fotodiody w pomiarach natężenia), napięcia odniesienia, sygnały sterujące. Ważne jest wtedy, aby wzmacniacz nie "zgubił" offsetu sygnału.
Najczęstsze to offset (napięcie niezrównoważenia), dryft temperaturowy oraz nasycenie wyjścia przy dużym wzmocnieniu i niewielkim błędzie DC. W praktyce stosuje się stabilną polaryzację, dobór elementów i czasem kompensację/zerowanie.
Selektywność dotyczy wybierania określonego pasma częstotliwości (np. wzmacniacz pasmowy, rezonansowy), zwykle dla sygnałów zmiennych. Wzmacniacz DC klasyfikuje się przez zdolność przenoszenia częstotliwości od 0 Hz. To niezależne kryteria – można mieć układ selektywny, który DC nie przenosi.
Najczęściej są to kondensatory sprzęgające w szeregu z wejściem/między stopniami oraz kondensator w pętli sprzężenia zwrotnego, który wprowadza filtrację. Takie elementy tworzą dolną częstotliwość graniczną i zwykle eliminują składową stałą.
Najpierw ustal, czy tor sygnału ma elementy blokujące DC (kondensatory w szeregu). Potem sprawdź, czy układ ma wyraźny punkt pracy (polaryzacja tranzystora/układu) i czy nie ma obwodów strojących pod konkretne pasmo. Na końcu dopasuj nazwę do cechy, którą faktycznie widzisz na schemacie.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 61% zdających egzamin. średnie

Eksperci podkreślają: "Wzmacniacz prądu stałego (DC) wzmacnia także składową stałą sygnału, czyli jego poziom odniesienia, a nie wyłącznie składową zmienną."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics" (3rd edition), Cambridge University Press, 2015, rozdziały o wzmacniaczach i sprzęganiu sygnałów
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits" (7th edition), Oxford University Press, 2014, sekcje dot. wzmacniaczy, punktu pracy i sprzęgania AC/DC

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw elektroniki analogowej (wzmacniacze, sprzężenia, składowa stała/zmienna)
  • Notatki/lekcje o sprzęganiu sygnałów: sprzężenie pojemnościowe vs bezpośrednie
  • Zadania z rozpoznawania typów wzmacniaczy na schematach (ćwiczenia egzaminacyjne)

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego