KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2008

PYTANIE NR 27.
Jakie stany logiczne należy podać na wejścia układu przedstawionego na rysunku, aby dioda LED zaświeciła się?
Ilustracja przedstawia prosty układ elektroniczny z diodą LED, który jest częścią pytania egzaminacyjnego z kwalifikacji
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Bramka NAND daje na wyjściu stan niski tylko wtedy, gdy oba wejścia mają stan wysoki. Na schemacie LED ma anodę podłączoną do +5 V, a katodę przez rezystor do wyjścia bramki, więc świeci wtedy, gdy wyjście jest w stanie 0 (bramka "ściąga" prąd). Dlatego potrzebne jest X=1 i Y=1.

Pełne wyjaśnienie:

Na rysunku rozpoznajemy bramkę NAND: kształt litery "D" (jak AND) oraz kółko negacji na wyjściu. Dla NAND obowiązuje reguła: wyjście ma stan 0 tylko w jednym przypadku, gdy wszystkie wejścia są równe 1; w pozostałych kombinacjach wyjście jest równe 1.

Kluczowa jest też konfiguracja LED. Dioda jest w układzie wspólnej anody: anoda LED jest podłączona do +5 V, a katoda przez rezystor 220 Ω do wyjścia bramki. Taki sposób włączenia oznacza, że LED zaświeci wtedy, gdy wyjście bramki będzie w stanie niskim (blisko masy). Wtedy prąd popłynie z +5 V przez LED i rezystor do wyjścia, które "pochłania" prąd.

Aby więc LED świeciła, musimy wymusić na wyjściu NAND stan 0. Z tabeli prawdy NAND wynika, że stanie się to wyłącznie dla kombinacji X=1, Y=1.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? Dla X=0, Y=0 oraz dla kombinacji mieszanych (X=1, Y=0 i X=0, Y=1) bramka NAND ma na wyjściu stan 1. W tym układzie stan wysoki na wyjściu nie zapewnia świecenia LED, bo wyjście nie "ściąga" prądu do masy – przez LED i rezystor nie ma wtedy właściwej drogi przepływu prądu wymuszającej świecenie.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź dwie rzeczy naraz – (1) typ bramki (czy jest negacja na wyjściu), (2) czy LED jest sterowana stanem wysokim (wspólna katoda) czy niskim (wspólna anoda).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Bramka NAND to bramka logiczna realizująca negację iloczynu (NOT-AND). Jej wyjście ma stan 0 tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia są w stanie 1. Dla pozostałych kombinacji wejść na wyjściu pojawia się stan 1.
Najprościej po kółku negacji na wyjściu symbolu bramki. AND ma kształt "D" bez kółka, a NAND wygląda jak AND, ale z dodatkowym kółkiem przy wyjściu, które oznacza odwrócenie stanu logicznego.
Bo LED jest w konfiguracji wspólnej anody: anoda jest podłączona do +5 V, a katoda przez rezystor do wyjścia bramki. Żeby popłynął prąd, wyjście musi mieć niski poziom (pochłaniać prąd), czyli być blisko masy.
Wspólna katoda: katoda do masy, LED świeci zwykle przy stanie 1 na sterowaniu. Wspólna anoda: anoda do zasilania, LED świeci zwykle przy stanie 0 na sterowaniu. Różnica wynika z tego, czy układ sterujący ma źródłować czy pochłaniać prąd.
Dla bramki NAND stan 0 na wyjściu występuje tylko w jednym przypadku: gdy oba wejścia (i ogólnie wszystkie wejścia) są w stanie 1. Przy dowolnym wejściu równym 0 wyjście NAND przechodzi w stan 1.
Nie jest to konieczne do wyboru poprawnej kombinacji stanów logicznych. Obliczenia prądu (np. z prawa Ohma) pomagają jedynie zrozumieć rolę rezystora: ogranicza on prąd LED do bezpiecznej wartości i chroni zarówno diodę, jak i wyjście bramki.
Rezystor ogranicza prąd płynący przez LED. Bez rezystora prąd mógłby przekroczyć dopuszczalną wartość diody i możliwości prądowe wyjścia układu logicznego, co grozi przegrzaniem, uszkodzeniem LED lub uszkodzeniem bramki.
Najczęstsze to: pominięcie kółka negacji i potraktowanie NAND jak AND, założenie że LED zawsze świeci przy stanie 1, oraz nieuwzględnienie sposobu włączenia (wspólna anoda/kathoda). Warto zawsze ustalić, jaki stan na wyjściu ma zapalić LED.
Tak, wiele wyjść w rodzinach TTL/CMOS potrafi pochłaniać (sinking) i źródłować (sourcing) prąd, ale z ograniczeniami prądowymi. W konfiguracji wspólnej anody LED prąd płynie do wyjścia, więc wyjście działa jako element pochłaniający prąd.
Spójrz, gdzie jest anoda LED: jeśli jest do +V, a katoda (przez rezystor) do wyjścia układu, to LED jest zwykle aktywna stanem niskim. Wtedy szukasz takiej kombinacji wejść, która daje 0 na wyjściu danego układu.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 48% zdających egzamin. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że bramka NAND daje na wyjściu stan niski tylko wtedy, gdy oba wejścia mają stan wysoki.

Źródła:

  • Nexperia: "74HC00; 74HCT00 Quad 2-input NAND gate" datasheet, Functional description / Truth table (PDF), https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT00.pdf (dostęp: 2026-03-02)
  • All About Circuits: "NAND Gate" (opis działania i tabela prawdy), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-3/nand-gate/ (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: "Bramka NAND" (opis i tabela prawdy), https://pl.wikipedia.org/wiki/Bramka_NAND (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Noty katalogowe układów z bramkami NAND (np. rodzina 74HC00) – opisy funkcji i tabele prawdy
  • Kurs podstaw logiki cyfrowej (bramki, tabele prawdy, poziomy logiczne)
  • Materiały o sterowaniu LED z wyjść cyfrowych (active-high/active-low, sourcing/sinking)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego