Układ jest komparatorem okienkowym zrealizowanym na dwóch wzmacniaczach operacyjnych pracujących jako komparatory (bez sprzężenia zwrotnego). Dzielnik napięcia z trzech jednakowych rezystorów 1 kΩ zasilany z E1=12 V tworzy dwa napięcia odniesienia:
- na węźle górnym: 8 V (2/3 z 12 V),
- na węźle dolnym: 4 V (1/3 z 12 V).
Źródło E2 jest podane jednocześnie na wejście nieodwracające (+) górnego komparatora oraz na wejście odwracające (-) dolnego komparatora. Zgodnie z typową zasadą komparatora: gdy napięcie na wejściu (+) jest większe niż na (-), wyjście dąży do stanu HIGH, a gdy mniejsze — do stanu LOW.
Kluczowa jest też polaryzacja LED: każda dioda ma katodę podłączoną przez rezystor do +12 V, a anodę do wyjścia komparatora. Taki sposób włączenia oznacza, że LED świeci wtedy, gdy wyjście komparatora jest w stanie LOW (wyjście "ściąga" prąd do masy): +12 V → rezystor → LED → wyjście (0 V).
Dla napięcia 10 V:
- W górnym komparatorze porównywane jest E2 na (+) z 8 V na (-). Ponieważ 10 V > 8 V, wyjście przechodzi w HIGH, więc D1 nie ma warunków do przewodzenia.
- W dolnym komparatorze porównywane jest 4 V na (+) z E2 na (-). Ponieważ 4 V < 10 V, na wejściu (+) jest mniejsze napięcie niż na (-), co daje stan HIGH na wyjściu w tej konfiguracji porównania, więc D2 także nie świeci.
Dlatego odpowiedź "10 V" jest poprawna: oba wyjścia pozostają w stanie HIGH i obie diody są zgaszone.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "5 V" mieści się w oknie 4–8 V, więc spełnia warunek, w którym oba komparatory mogą wystawić stan LOW (w tej konfiguracji LED świecą), a więc nie jest to przypadek "obie nie świecą".
- "7 V" również leży w zakresie 4–8 V, co powoduje świecenie obu LED (wyjścia w stanie LOW), więc nie spełnia warunku z pytania.
- "2 V" jest poniżej 4 V, więc okno nie jest spełnione; w praktyce jeden z komparatorów przełączy wyjście tak, że przynajmniej jedna dioda zacznie przewodzić. To nadal nie jest sytuacja, w której obie są jednocześnie zgaszone.
Na egzaminie warto zawsze sprawdzić: (1) progi z dzielnika, (2) które wejście komparatora jest (+), a które (-), oraz (3) czy LED świeci przy HIGH czy przy LOW — to najczęstsze źródła pomyłek.
