KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2016

PYTANIE NR 12.
W jakim układzie pracuje wzmacniacz operacyjny oznaczony na schemacie literą B?
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny związany z układem wzmacniacza operacyjnego, co jest typowe dla egzaminów
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Konfigurację WO rozpoznaje się po tym, na które wejście podano sygnał oraz jak zrealizowano ujemne sprzężenie zwrotne.
W układzie nieodwracającym sygnał trafia na wejście "+", a sprzężenie zwrotne prowadzi na wejście "−", dzięki czemu wzmocniony sygnał nie zmienia fazy.

Pełne wyjaśnienie:

Wzmacniacz operacyjny może pracować w kilku typowych konfiguracjach, które rozpoznaje się z połączeń na schemacie: gdzie podano sygnał wejściowy (na "+" czy na "−") oraz jak poprowadzono ujemne sprzężenie zwrotne z wyjścia.

Układ nieodwracający charakteryzuje się tym, że sygnał wejściowy jest doprowadzony do wejścia nieodwracającego "+". Wejście odwracające "−" otrzymuje sygnał z dzielnika/sieci sprzężenia zwrotnego (zwykle rezystorowej) połączonej z wyjściem. Przy ujemnym sprzężeniu zwrotnym wzmacniacz stabilizuje wzmocnienie, a sygnał na wyjściu jest w tej samej fazie co sygnał wejściowy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są nieprawidłowe?

  • Odwracający – w tej konfiguracji sygnał podaje się na wejście "−" (zwykle przez rezystor), a wejście "+" jest odniesione do masy lub napięcia odniesienia. Wyjście ma odwróconą fazę względem wejścia.
  • Całkujący – to szczególny przypadek układu (zwykle odwracającego), w którym w pętli sprzężenia zwrotnego występuje kondensator (często zamiast rezystora), a odpowiedź układu odpowiada całkowaniu sygnału wejściowego w pewnym zakresie częstotliwości.
  • Różniczkujący – analogicznie jest to układ, w którym kluczową rolę pełni element RC (najczęściej kondensator w torze wejściowym i rezystor w sprzężeniu), co powoduje zależność wyjścia od pochodnej sygnału wejściowego w określonym paśmie.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw sprawdź, na które wejście WO idzie sygnał. Dopiero potem oceń, czy w sprzężeniu lub na wejściu występuje kondensator, co może wskazywać na całkowanie lub różniczkowanie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To układ, w którym sygnał wejściowy podaje się na wejście "+", a ujemne sprzężenie zwrotne z wyjścia trafia na wejście "−". Dzięki temu sygnał na wyjściu ma tę samą fazę co na wejściu, a wzmocnienie ustala sieć sprzężenia.
Sprawdź, gdzie jest podłączony sygnał wejściowy: jeśli idzie na "+", a "−" jest objęte ujemnym sprzężeniem zwrotnym z wyjścia (np. przez dzielnik rezystorowy), to jest to konfiguracja nieodwracająca.
W układzie odwracającym sygnał wejściowy podaje się na wejście "−", a wejście "+" jest na potencjale odniesienia. Ujemne sprzężenie wymusza takie napięcia, że wyjście zmienia się przeciwnie do wejścia, co daje odwrócenie fazy.
Typowym znakiem jest kondensator w pętli sprzężenia zwrotnego (między wyjściem a wejściem "−") oraz rezystor w torze wejściowym. Taka sieć RC powoduje, że w pewnym zakresie częstotliwości wyjście jest proporcjonalne do całki sygnału wejściowego.
Często spotkasz kondensator w torze wejściowym prowadzącym do wejścia "−" oraz rezystor w sprzężeniu zwrotnym. Taki układ w określonym paśmie zachowuje się jak różniczkujący, czyli reaguje silniej na szybkie zmiany sygnału.
Najczęściej myli się wejścia "+" i "−", pomija ujemne sprzężenie zwrotne albo nie zauważa kondensatora (kluczowego dla całkowania/różniczkowania). Pomaga zasada: najpierw ustal, gdzie jest sygnał wejściowy, potem analizuj elementy RC.
W praktyce najczęściej spotyka się realizacje oparte o konfigurację odwracającą, bo łatwo w niej wprowadzić element RC w torze wejścia lub sprzężenia. Istnieją też inne odmiany, ale na poziomie szkolnym zwykle analizuje się te podstawowe, najpopularniejsze.
Ujemne sprzężenie zwrotne podaje część sygnału z wyjścia na wejście "−", co stabilizuje pracę i zmniejsza wpływ parametrów samego WO. Dzięki temu układ ma przewidywalne wzmocnienie zależne głównie od elementów zewnętrznych (R, C).
Na symbolu wzmacniacza operacyjnego wejścia są oznaczone znakami "+" (nieodwracające) i "−" (odwracające). Do tych punktów dochodzą elementy wejściowe oraz sprzężenie zwrotne. To pierwszy krok do rozpoznania konfiguracji pracy.
Ćwicz czytanie schematów: odwracający vs nieodwracający, a potem warianty z elementami RC (całkowanie/różniczkowanie). Rób krótkie checklisty: gdzie jest sygnał wejściowy, gdzie jest sprzężenie, czy jest kondensator i w którym miejscu.
info

Około 47% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics), rozdziały dotyczące wzmacniaczy operacyjnych i sprzężenia zwrotnego, wyd. CUP (polskie wydania zależnie od edycji)
  • Sedra, Smith, "Microelectronic Circuits", rozdziały o wzmacniaczach operacyjnych: konfiguracje odwracająca i nieodwracająca oraz podstawowe układy z RC, Oxford University Press (zależnie od wydania)
  • Tony R. Kuphaldt, "Lessons in Electric Circuits", tom dotyczący elektroniki analogowej: Operational Amplifiers (online book), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/ (dostęp 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw elektroniki analogowej (wzmacniacze operacyjne: konfiguracje i sprzężenie zwrotne)
  • Noty aplikacyjne producentów wzmacniaczy operacyjnych (sekcje: inverting/non-inverting, integrator/differentiator)
  • Zestawy zadań z analizy schematów układów z WO (rozpoznawanie konfiguracji bez obliczeń)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego