Nieodwracający wzmacniacz przebiegów 
zmiennych

 

 Można byłoby zrealizować wzmacniacz nie-
odwracający z klasycznym obwodem sztucz-
nej masy według rysunku 5. Ale układ można  
uprościć. Jednak zdecydowanie błędne byłyby 
oszczędne rozwiązania według rysunku 6. 
Jeśli nie widzisz dlaczego, zbuduj takie układy 
i zmierz napięcie stałe na wyjściu wzmacnia-
cza. W zasadzie układ prawidłowego wzmac-
niacza nieodwracającego mógłby wyglądać 
jak na rysunku 7. I w najmniej wymagających 
zastosowaniach można taki układ wykorzystać. 
Jednakowe rezystory R1, R2 ustalają napięcie 
stałe na wejściu nieodwracającym. Z uwagi na 
obecność kondensatora C

A

 dla napięć stałych 

wzmocnienie wynosi 1 – jest to wtórnik, więc 
takie same napięcia stałe panują też na wej-
ściu „ujemnym” i na wyjściu wzmacniacza. 
Kondensator C

A

 zwiera przebiegi zmienne do 

prawdziwej masy i dzięki temu wzmocnienie 
sygnałów zmiennych wynosi G = 1 + R

B

/R

A

. 

Warto pamiętać, że rezystancja wejściowa 
takiego wzmacniacza jest praktycznie równa 
równoległemu połączeniu R1 i R2, czyli w tym 
wypadku 50k

Ω.

 Rozwiązanie z rysunku 7 nie jest błędne, 

jednak w praktyce stosujemy raczej rozwią-
zanie według rysunku 8. Mój model zre-
alizowany według tego schematu poka-

zany jest na fotografii 

9. Kondensator C3 mógłby mieć 
pojemność 100...220uF, a zasto-
sowałem 1000uF dlatego, że w 
zestawie EdW A07 są tylko dwa 
kondensatory o pojemności 100uF (CF i C1). 
Także napięcie zasilające mogłoby być wyższe, 
do 24V, a ograniczeniem jest napięcie nominal-
ne C3, wynoszące 16V.

Rozwiązanie z rysunku 8 jest lepsze od 

wcześniejszych i to co najmniej z dwóch 
powodów. Jednym z nich jest fakt, że w 
układzie z rysunku 7 ewentualne zakłócenia i 
„śmieci” przechodzące z szyny zasilania nie 
są zwierane do masy, tylko przechodzą przez 

dzielnik R1, R2 (stłumione o 50%) na wej-
ście przedwzmacniacza, co jest zaznaczone 

czerwoną strzałką. A napięcie zasilające, wbrew 
pozorom, bardzo często nie jest „czyste”, tylko 
właśnie „zaśmiecone”. Natomiast w układzie z 
rysunku 5 istotne jest to, że przez rezystory R

B

, 

R

A

 płynie prąd zmienny o stosunkowo dużej 

wartości i potem prąd ten płynie przez obwód 
sztucznej masy. Lepiej jest, jeśli ten znaczny 
prąd zmienny nie płynie przez obwód sztucznej 
masy, tylko przez kondensator C

A

 od razu do 

„prawdziwej” masy, czyli do ujemnej szyny 
zasilania, jak na rysunkach 7 i 8. Wtedy rezy-
story R1, R2 mogą mieć duże wartości, 100k

Ω 

...1M

Ω, a nawet więcej, co nawet przy niezbyt 

dużej pojemności C1 zapewnia sku-
teczne zwarcie do masy ewentual-
nych przebiegów zmiennych, prze-
chodzących z dodatniej szyny zasi-
lania. Obwód sztucznej masy jest 
wtedy dobrze odfiltrowany, „czy-
sty”. Jednak obwód ten jest przez 
kondensatory C1, C2 praktycznie 
zwarty do masy, więc trzeba dodać 
rezystor R3, który poda napięcie 

Ćwiczenie 4. Wzmacnianie sygnałów zmiennych

EdW A07

EdW A07

Rys. 7

R

A

R

A

TL082

we

+

R

B

R

B

U+

wy

+

+

C

I

C

I

C1

C2

R1

R3

R2

R

A

R

A

R

A

R

A

we

we

+

+

R

B

R

B

R

B

R

B

R1

a)

b)

R1

R2

U+

U-

U+

wy

wy

Rys. 6

R

A

R

A

C

A

C

A

TL082

we

+

R

B

R

B

U+

wy

+

C

I

C

I

0,22 F

m

0,22 F

m

R1

100k

R2

100k

10 F...22 F

m

m

10 F...22 F

m

m

1...10k

22kW

22kW

7-24V

Rys. 5

Rys. 8

R

A

R

A

R

F

R

F

R

P

R

P

R

O

R

O

C

A

C

A

C3

C

O

C

O

+

Me

TL082

R

B

R

B

U+

wy

+

+

C

I

C

I

0,22 F

m

0,22 F

m

R1

100k

R2
100k

10 F

m

10 F

m

1000 F

m

1000 F

m

10 F

m

10 F

m

C1

100 F

m

100 F

m

1k

W

1k

W

22k

W

22k

W

100k

W

100k

W

7-24V

+

+

+

+

1k

W

1k

W

2,2k

W

2,2k

W

C2 100nF

C2 100nF

C4

100nF

R3
1M

R3
1M

37

Ośla łączka

Maj 2010

Maj 2010

Elektronika dla Wszystkich

Elektronika dla początkujących, 

Elektronika dla początkujących, 

czyli wyprawy na oślą łączkę

czyli wyprawy na oślą łączkę

38

Ośla łączka

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2010

Maj 2010

stałe sztucznej masy na wejście wzmacniacza. 
Dla przebiegów zmiennych wzmacniacz taki 
będzie miał oporność wejściową praktycz-
nie równą R3. Rezystor R3 może mieć dużą 
wartość, a wtedy małą pojemność może mieć 
sprzęgający kondensator wejściowy C

I

C

I

 [uF]= 160 / f[Hz]*R3[k

Ω]

Jak widać z porównania rysunków 1 i 8, 

wzmacniacz odwracający jest tylko trochę 
bardziej skomplikowany, ale za to ma dwie 
bardzo ważne w praktyce zalety:
- dużą rezystancję wejściową, praktycznie 
równą rezystancji R3,
- można stosować R

A

, R

B

 o optymalnej, nie-

zbyt dużej wartości.

Jeśli chodzi o „optymalne wartości” R

A

 

i R

B

, to nie ma ścisłych reguł, ale warto 

wybierać R

B

 w zakresie 10k

Ω...100kΩ. i 

potem R

A

, w zakresie 1k

Ω...10kΩ, stosow-

nie do potrzebnego wzmocnienia. Podobnie 
jak w układzie odwracającym, wzmocnienie 
jednego stopnia nie powinno przekraczać 
100x (40dB), a jeszcze lepiej jeśli nie było-
by większe niż 20...30x. Mając wartość R

A

, 

można przyjąć dolną częstotliwość graniczną 
f (zwykle 20Hz lub mniej) i obliczyć mini-
malną wartość pojemności C

A

:

C

A

 [uF]= 160 / f[Hz]*R

A

[k

Ω]

W praktyce warto zastosować C

A

 o znacz-

nie większej, nawet kilkakrotnie większej 
wartości, zwykle jest to bowiem kondensator 
elektrolityczny.

Jak będzie wspomniane w Technikaliach, 

można też łatwo obciąć pasmo od góry, 
czyli pozbyć się najwyższych częstotli-
wości, dołączając kondensator równolegle 
do rezystora R

B

. Zazwyczaj chcemy, żeby 

pasmo przenoszenia wzmacniacza było jak 
najszersze, co najmniej równe zakreso-
wi akustycznemu 20Hz...20kHz, ale w 
niektórych rzadkich przypadkach ograni-
czenie pasma jest nie tylko sensowne, ale 
wręcz konieczne, o czym przekonamy się 
w następnym odcinku. 

I oto na rysunkach 1 i 8 mamy 

dwa przedwzmacniacze mikrofonowe 
„ogólnego przeznaczenia”. Wcześniej 
sprawdziłeś wersję odwracającą z 
rysunku 1, teraz gorąco Cię zachęcam 
do eksperymentów z przedwzmacnia-
czem z rysunku 8!

Znów wykorzystaj dowolny wzmac-

niacz mocy. Zapewne najprościej będzie 
dołączyć nasz układ do wejścia AUX 
domowego zestawu audio za pomocą 
kabla z wtyczką RCA (chinch).

UWAGA! Bądź ostrożny ze zwiększa-

niem wzmocnienia wzmacniacza mocy, 
ponieważ gdy wytworzy on ciągły pisk 
o pełnej mocy, może szybko uszkodzić 
kolumny! 

Dlatego najpierw koniecznie skręć poten-

cjometr głośności we wzmacniaczu na mini-
mum, a potem pomału i ostrożnie zwiększaj 

głośność, by nie doprowadzić do głośnego 
samowzbudzenia.

Przedwzmacniacze z rysunków 1 i 8 są 

jak najbardziej przydatne w praktyce, ale my 
w dalszej części ćwiczenia 4 rozwiążemy 
pewien problem praktyczny w nieco inny 
sposób. 

Piotr Górecki

Polaryzacja wejścia

W  o d w r a c a j ą c y m 
wzmacniaczu przebiegów 
zmiennych, omówionym 
w poprzednim odcinku, 
nie ma problemu  z 

 

polaryzacją wejść. 
Natomiast we wzmacniaczu 
nieodwracającym dodanie 
kondensatora na wejściu 
„dodatnim” komplikuje sprawę. Chodzi 
o spoczynkowe napięcia stałe oraz prądy 
polaryzujące. Problem zasygnalizowany jest 
w ćwiczeniach na rysunku 6.
Początkujący bardzo często popełniają 
poważny błąd. Projektując wzmacniacz 
nieodwracający przebiegów zmiennych 

 

 

dodają po prostu kondensator na wejściu 
„dodatnim”, jak pokazuje to rysunek 6a. 
Otóż wprawdzie w pierwszym przybliżeniu 
zakładamy, że wejścia wzmacniacza 
operacyjnego nie pobierają prądu, jednak w 
rzeczywistości na wejściach wzmacniacza 
operacyjnego pracują jakieś tranzystory, 
albo bipolarne, albo polowe, więc do ich 
prawidłowej pracy wejścia te muszą być 
prawidłowo spolaryzowane napięciem stałym. 
Ponadto przez obie końcówki wejściowe 
wzmacniacza operacyjnego płyną bardzo 
maleńkie prądy polaryzujące. Tą bardzo 
ważną sprawą zajmiemy się szeroko podczas 
jednego z następnych ćwiczeń, ale już teraz 

zapamiętaj raz na 
zawsze, że na wejście 
„dodatnie” zawsze 
musi być podane 
spoczynkowe napięcie 
stałe. We wzmacniaczu 
n i e o d w r a c a j ą c y m 
przebiegów zmiennych 

do wejścia „dodatniego” oprócz 
kondensatora C

I

, zawsze 

dołączony jest co najmniej 
jeden rezystor, i to zarówno przy 
zasilaniu pojedynczym, jak też symetrycznym 
napięciem.
Początkujący popełniają też inny błąd. 
W zasilanym napięciem pojedynczym 

 

układzie z rysunku 6b wejście "dodatnie" 
jest spolaryzowane prawidłowo za pomocą 
dzielnika R1, R2 – występuje tam napięcie 
stałe, zazwyczaj równe połowie napięcia 
zasilania. I wzmacniacz chciałby wzmacniać 
te duże napięcie stałe, podawane na wejście 
nieodwracające, co w praktyce doprowadza 
do nasycenia wyjścia. Dlatego przy 
pojedynczym zasilaniu zawsze w szereg z 
rezystorem R

A 

dodajemy kondensator C

A

. 

Dla prądu stałego stanowi on przerwę, a 
więc wzmacniacz ma wtedy wzmocnienie 
równe 1, czyli jest wtórnikiem - napięcie 
stałe na wyjściu jest równe stałemu napięcia 
na wejściu "dodatnim". Natomiast dla 
przebiegów zmiennych wzmocnienie wynosi 

(R

B

/R

A

+1). Jako częstotliwość graniczną 

obwodu R

A

C

A

 przyjmujemy taką, przy której 

reaktancja pojemnościowa kondensatora C

A

 

staje się liczbowo równa rezystancji R

A

. Ale 

o tym za chwilę. 

Obwody sprzęgające

Wydaje się, że na wejściu i wyjściu wzmac-
niacza zasilanego napięciem pojedynczym 
wystarczyłyby pojedyncze kondensatory C

I

, 

C

O

 według rysunku O. Jeżeli jednak wejście 

nie byłoby podłączone na stałe do wyjścia 
poprzedniego stopnia, albo wyjście do wej-
ścia następnego stopnia, wtedy we wzmacnia-
czu odwracającym warto zastosować dodat-
kowe rezystory R

I

, R

O

 według rysunku P. 

We wzmacniaczu nieodwracającym też warto 
dać te rezystory, co pokazane jest w uprosz-
czeniu na rysunku R. Rezystory te zagwa-
rantują prawidłowe ładowanie i rozładowanie 
kondensatorów C

I

, C

O

 przy włączaniu i wyłą-

czaniu zasilania oraz przy dołączaniu innych 
urządzeń. Kondensatory te w czasie pracy 

TECHNIKALIA

Rys. O

C

O

C

O

U+

C

I

C

I

Fot. 9

+

R

A

R

A

R

B

R

B

+U

R1

R2

R

O

R

O

R

L

R

L

C

O

C

O

C

I

C

I

R

I

R

I

+

+

C1

wy

we

Rys. P

naładowane są napięciem stałym równym 
napięciu sztucznej masy. Brak rezystorów R

I

, 

R

O

 nie pozwala tym kondensatorom prawid-

łowo naładować się po włączeniu zasilania i 
rozładować po wyłączeniu, co może spowo-
dować, że podczas dołączania do wejścia lub 
wyjścia innych urządzeń pojawią się bardzo 
głośne, nieprzyjemne, a nawet groźne stuki.

Wartość rezystorów R

I

, R

O

 nie jest kry-

tyczna, zazwyczaj mają dużą wartość, rzędu 
100k

Ω...1MΩ, a tym samym ich obecność na 

wejściach nie zmniejsza znacząco oporności 
wejściowej wzmacniacza i nie obciąża wyjść. 

Więcej uwagi należy poświęcić pojem-

ności kondensatorów C

I

, C

O

. Tylko w pierw-

szym, zgrubnym przybliżeniu można przyjąć, 
iż kondensator stanowi zwarcie dla przebie-
gów zmiennych. W rzeczywistości pojemność 
kondensatora wraz ze współpracującą rezy-
stancją stanowi filtr górnoprzepustowy, czyli 
taki, który tłumi składniki o częstotliwościach 
niższych od częstotliwości granicznej. Wzór 
na częstotliwość graniczną takiego filtru jest 
oczywisty: f = 1/2

πRC. Jest to częstotli-

wość, przy której reaktancja kondensatora jest 
równa współpracującej rezystancji. Kolorowe 
podkładki na rysunkach P, R wskazują, które 
to są rezystancje współpracujące – to ich war-
tości należy podstawić do wzoru.

Kondensator wejściowy C

I

 zawsze współ-

pracuje z rezystancją wejściową wzmacnia-
cza (rezystancją dla przebiegów zmiennych). 
W przypadku wzmacniacza odwracającego 
z wcześniejszego rysunku G jest to po pro-
stu rezystancja R

A

. Natomiast w przypadku 

wzmacniacza nieodwracającego z rysunku H, 
rezystancja wejściowa jest praktycznie równa 
R3. Pokazują to pomarańczowe prostokąty na  
rysunkach G, H. W praktyce zazwyczaj wcześ-
niej znana jest wartość rezystancji wejściowej 
Rwe (R

A

 lub R3) i trzeba obliczyć pojem-

ność C

I

. Często bez zastanowienia można do 

obliczeń przyjąć częstotliwość graniczną f = 
20Hz. Wzór C

I

 = 1 / 2

πfR warto przedstawić 

w postaci C

I

 = 0,16 / fR, a można też 

skorzystać z innej postaci, podając rezy-
stancję w kiloomach i uzyskując wynik w 
mikrofaradach:

C

I

 [uF]= 160 / (f [Hz]*Rwe[k

Ω

Ω])

Ponieważ wartości rezystancji wej-

ściowej są zwykle powyżej 10k

Ω, obliczone 

wartości C

I

 zwykle są w zakresie 0,1uF...1uF. 

Warto wtedy stosować kondensatory stałe, ale 
nie ceramiczne, tylko foliowe (MKT, MKP, 
MKC). Jeśli kondensator C

I

 ma pełnić funk-

cję filtru o określonej częstotliwości, to NIE 
MOŻE TO BYĆ ZWYKŁY KONDENSATOR 
ELEKTROLITYCZNY. Kondensatory elektro-
lityczne mają dużą tolerancję, często wynoszą-
cą +80%/–20%, a na dodatek z upływem czasu 
pojemność może się zmienić nawet kilkakrotnie. 
Dlatego NIGDY nie należy stosować zwykłych 
kondensatorów elektrolitycznych w filtrach, 
których częstotliwość ma być ściśle określona. 
Wtedy trzeba stosować kondensatory stałe, a w 
ostateczności kondensatory tantalowe (zwraca-
jąc baczną uwagę na ich biegunowość).

Owszem, w obwodach wejściowych 

można stosować „zwykłe elektrolity”, ale ich 
pojemność powinna być one dobrana z zapa-
sem, by nawet po zmniejszeniu pojemności, 
nie ograniczały pasma przenoszenia.

Podkreślam, że podstawiona do powyższego 

wzoru wartość rezystancji, to rezystancja wej-
ściowa wzmacniacza operacyjnego, czyli albo 
R

A

, albo R3. Nie może to być natomiast pomoc-

nicza rezystancja R

I

, która jest większa, ewentu-

alnie równa rezystancji wejściowej wzmacniacza. 
Owszem, rezystancja R

I

 tworzy z pojemnością C

I

 

obwód RC, jednak w tym przypadku, a podobnie 
w przypadku obwodu R

O

C

O

,  nie tyle interesuje 

nas częstotliwość graniczna tego obwodu, tylko 
stała czasowa RC, wyrażona w sekundach. Rzecz 
w tym, że tuż po włączeniu zasilania, puste do tej 
pory kondensatory C

I

, C

O

 muszą się naładować, 

między innymi właśnie przez R

I

, R

O

, a po wyłą-

czeniu zasilania muszą się rozładować przez te 
rezystory. To ładowanie i rozładowywanie okre-
ślane jest jako stany nieustalone. W tym czasie 
wzmacniacz być może nie będzie poprawnie pra-
cował, a nawet mogą pojawić się sygnały zakłó-
cające (szum, stuk, pisk, lub podobne). Dlatego 
stałe czasowe R

I

C

I

 oraz R

O

C

O

 nie powinny być 

znacząco dłuższe 
niż 1s.

 Zauważ 

jeszcze, że we 
w z m a c n i a c z u 
nieodwracają-
cym mamy dwa 
obwody, pełnią-

ce rolę filtrów: R3C

I

 oraz zaznaczony na 

rysunku R kolorem różowym obwód R

A

C

A

. 

Ten obwód też powoduje, że układ jest filtrem 
górnoprzepustowym i też tłumi składniki o 
częstotliwościach mniejszych od swojej czę-
stotliwości granicznej. Moglibyśmy skorzy-
stać z podanego właśnie wzoru i obliczyć 
częstotliwość graniczną tego obwodu:
C

A

 [uF] = 160 / f [Hz]*R

A

[k

Ω]

Jednak zazwyczaj tak dobieramy wartości 
R

A

, C

A

, żeby częstotliwość graniczna leża-

ła poniżej granicy pasma akustycznego. W 
praktyce wartości R

A

 są rzędu pojedynczych 

kiloomów, czasem nawet poniżej 1k

Ω i zwy-

kle C

A

 jest popularnym kondensatorem elek-

trolitycznym (aluminiowym) o pojemności 
10...100uF, co daje częstotliwość graniczną 
16Hz lub mniejszą. 

Jeśli natomiast chodzi o obwód wyjściowy, 

to pojemność wyjściowa C

O

 współpracuje 

nie tylko z rezystancją pomocniczą R

O

, ale 

z równoległym połączeniem rezystancji R

O

 i 

rezystancji  R

L

, która jest rezystancją wejścio-

wą następnego stopnia, co pokazują niebieskie 
prostokąty. Ponieważ wartość tej zewnętrznej 
rezystancji R

L

, obciążającej wyjście, może być 

różna, należy pojemność C

O

 dobrać z zapasem. 

Zazwyczaj nie trzeba tu niczego liczyć. W 
praktyce kondensator wyjściowy C

O

 jest „zwy-

kłym elektrolitem” o znacznej pojemności, 
często 10uF lub 22uF, a R

O

 ma dużą wartość, 

zwykle 100k

Ω. Daje to stałą czasową C

O

R

O

 

rzędu 1s, co też oznacza bardzo niską często-
tliwość graniczną obwodu C

O

R

O

 (0,16Hz) i 

umożliwia pracę nawet z niewielką rezystancją 
obciążenia R

L

, rzędu 1k

Ω. Jeśli w układzie nie 

ma rezystora R

O

, a kondensator C

O

 dołączony 

jest do wyjścia następnego stopnia, to można 
zastosować C

O

 o znacznie mniejszej pojemno-

ści, obliczonej ze wzoru:

C

O

 = 1 / 2

πfR

C

O

 [uF] = 160 / f [Hz]*R[k

Ω]

gdzie R to rezystancja wejściowa następne-
go stopnia. W takich przypadkach zazwy-
czaj pojemność C

O

 jest niewielka i można 

zastosować kondensator stały, foliowy, a nie 
ceramiczny. Gdyby to miał być kondensator 
elektrolityczny, trzeba zwrócić uwagę na bie-
gunowość, jak wskazuje na to rysunek S.

TECHNIKALIA

+

+

+

+

_

_

+

R

A

R

A

C

A

C

A

R

B

R

B

+U

R1

R2

R

O

R

O

R

L

R

L

C

O

C

O

C

I

C

I

R

I

R

I

+

+

C1

wy

we

+

R3

Rys. R

Rys. S

R   E   K   L   A   M   A

Ośla łączka