KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 29.
W przedstawionym układzie amperomierz prądu stałego wskazuje 10 mA. Oznacza to, że
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny, który może być używany w kontekście egzaminu zawodowego dla technika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Sprawny kondensator sprzęgający blokuje prąd stały, więc w stanie ustalonym amperomierz DC włączony szeregowo z C2 powinien wskazywać 0 mA.
Odczyt 10 mA oznacza, że składowa stała jednak płynie przez C2, co jest typowe dla uszkodzenia polegającego na utracie izolacji dielektryka i powstaniu zwarcia.

Pełne wyjaśnienie:

Kondensator w torze sprzęgającym między stopniami wzmacniacza ma dwa podstawowe zadania: przepuścić sygnał zmienny oraz zablokować składową stałą, aby nie przenosić punktu pracy DC z jednego stopnia na drugi. Z punktu widzenia teorii obwodów impedancja kondensatora wynosi ZC=1/(jωC), a dla prądu stałego ω=0, więc idealnie dąży do nieskończoności. To oznacza: w stanie ustalonym (po naładowaniu) kondensator nie powinien przewodzić DC.

Jeżeli w gałęzi, w której amperomierz mierzy prąd stały szeregowo z C2, pojawia się odczyt 10 mA, to znaczy, że istnieje ciągła droga przewodzenia dla składowej stałej. Taki przepływ nie jest możliwy przez sprawny kondensator sprzęgający, dlatego najbardziej logicznym wnioskiem jest uszkodzenie C2 typu zwarcie (np. przebicie dielektryka i utrata właściwości izolacyjnych).

Stwierdzenie "kondensator C2 jest uszkodzony i stanowi przerwę" nie pasuje do wyniku pomiaru, bo przerwa oznaczałaby brak przepływu prądu, czyli wskazanie 0 mA. Odpowiedzi mówiące o odchyłce napięcia zasilania o 10% również nie tłumaczą samego faktu przewodzenia prądu stałego przez kondensator: zmiana zasilania może zmienić prądy w stopniach tranzystorowych, ale nie spowoduje pojawienia się stałego prądu przez sprawny element, który z definicji separuje DC.

W praktyce serwisowej taki objaw (niezerowy prąd DC "przez kondensator sprzęgający") jest bardzo użytecznym sygnałem diagnostycznym: wskazuje na upływność lub zwarcie kondensatora i konieczność jego wymiany, zanim uszkodzenie przeniesie nieprawidłową polaryzację na kolejny stopień.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
W stanie ustalonym sprawny kondensator sprzęgający powinien blokować składową stałą, więc prąd DC powinien być bliski 0. Niezerowy odczyt (np. kilka mA) oznacza zwykle upływność lub zwarcie kondensatora, czyli utratę izolacji dielektryka i przewodzenie prądu stałego.
Dla prądu stałego częstotliwość wynosi 0, więc impedancja kondensatora rośnie bardzo mocno (idealnie do nieskończoności) i po naładowaniu prąd zanika. Dla sygnałów zmiennych częstotliwość jest większa, a impedancja maleje, dzięki czemu kondensator może przenosić składową AC.
Przez krótki czas podczas ładowania lub rozładowania (stan przejściowy) może płynąć prąd, ale po ustaleniu napięć powinien zaniknąć. Jeśli prąd stały utrzymuje się w czasie, wskazuje to raczej na prąd upływu, błędny punkt pomiaru albo uszkodzenie (np. zwarcie) kondensatora.
Przerwa oznacza brak ciągłości obwodu, więc prąd w gałęzi jest równy 0 (amperomierz nic nie pokaże). Zwarcie tworzy przewodzącą drogę zamiast izolacji, więc pojawia się wyraźny prąd stały. Dlatego wskazanie rzędu mA w torze "przez kondensator" sugeruje zwarcie lub silną upływność.
Napięcie zasilania wpływa na prądy i punkty pracy tranzystorów, ale nie zmienia faktu, że sprawny kondensator w stanie ustalonym separuje składową stałą. Jeśli miernik pokazuje stały prąd "przez kondensator", to problem dotyczy przewodzenia elementu (upływność/zwarcie) lub błędu włączenia, a nie samej wartości zasilania.
Kondensator sprzęgający to element włączony w torze sygnału między stopniami (lub na wejściu/wyjściu), który przepuszcza sygnał zmienny, a blokuje składową stałą. Dzięki temu każdy stopień może mieć własny punkt pracy DC, a sygnał AC jest przekazywany dalej bez "przenoszenia" polaryzacji.
Częste są: zwarcie lub zwiększona upływność (przebicie dielektryka), spadek pojemności, wzrost ESR oraz wysychanie w kondensatorach elektrolitycznych. Zwarcie jest groźne, bo może zmienić polaryzację następnego stopnia i powodować duże prądy, przegrzewanie i kolejne awarie.
Amperomierz zawsze włącza się szeregowo z badaną gałęzią i zaczyna od najwyższego zakresu prądowego. Warto ograniczać ryzyko zwarć (pewne połączenia, wyłączone zasilanie przy przepinaniu). Trzeba też wiedzieć, czy mierzony jest DC czy AC oraz czy układ jest w stanie ustalonym.
Punkt pracy tranzystora zależy od składowej stałej na bazie i kolektorze. Kondensator sprzęgający nie przenosi tej składowej dalej, więc drugi stopień nie "dziedziczy" napięć polaryzujących z pierwszego. To stabilizuje pracę całego wzmacniacza i zmniejsza ryzyko nasycenia lub odcięcia kolejnego stopnia.
Opanuj różnicę między stanem przejściowym i ustalonym, znaczenie składowej stałej i zmiennej oraz rolę kondensatorów sprzęgających. Ćwicz interpretację pomiarów: gdzie prąd DC powinien być zerowy, a gdzie nie. Pomaga rozwiązywanie schematów: wejście, sprzęganie między stopniami, wyjście i typowe objawy awarii.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 47% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics" (3rd ed.), rozdziały o elementach biernych i sprzęganiu sygnałów (kondensatory, składowa stała/zmienna)
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits" (wydanie akademickie), część o wzmacniaczach tranzystorowych i kondensatorach sprzęgających między stopniami
  • Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, "Electronic Devices and Circuit Theory", rozdział o kondensatorach (stan przejściowy/ustalony) oraz zastosowania w układach wzmacniających

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektrotechniki/elektroniki opisujące kondensatory w stanie przejściowym i ustalonym
  • Materiały o wzmacniaczach tranzystorowych (polaryzacja, sprzęganie między stopniami)
  • Instrukcje i poradniki serwisowe dotyczące typowych uszkodzeń kondensatorów elektrolitycznych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego