KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2023

PYTANIE NR 25.
Jakie stany powinny się pojawić na kolejnych wyjściach bramek Q1, Q2, Q3, Q podczas sprawdzania przedstawionego układu po podaniu stanów wysokich na wejścia A i B?
Ilustracja przedstawia schemat logiczny układu cyfrowego, który jest częścią egzaminu zawodowego dla technika mechatronika w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby wyznaczyć stany Q1, Q2, Q3 i Q po podaniu A=1 oraz B=1, należy kolejno prześledzić schemat układu i zastosować tabele prawdy bramek dla każdego stopnia.
Poprawny zestaw stanów to "Q1=0, Q2=1, Q3=1, Q=0", wynikający z propagacji sygnału przez kolejne bramki.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniach tego typu kluczowa jest analiza krok po kroku całego układu kombinacyjnego. Po ustawieniu wejść A i B w stanie wysokim (1) należy:

  • odczytać z rysunku, jakie sygnały trafiają na wejścia pierwszej bramki oraz jaki typ funkcji logicznej realizuje (np. AND/OR z ewentualną negacją),
  • zastosować odpowiednią tabelę prawdy i wyznaczyć stan na wyjściu tej bramki (to zwykle odpowiada punktowi pomiarowemu Q1),
  • przenieść otrzymany wynik na kolejną bramkę (uwzględniając ewentualne negacje na wejściach/wyjściach) i analogicznie obliczyć stan w punkcie Q2, potem Q3, aż do wyjścia końcowego Q.

Wynik końcowy podany jako "Q1=0, Q2=1, Q3=1, Q=0" jest spójny z logiką układu: stany pośrednie (Q1–Q3) są konsekwencją działania kolejnych bramek, a Q jest funkcją tych stanów lub bezpośrednio A i B – zależnie od połączeń na schemacie.

Typowe błędy przy takich pytaniach wynikają z nieuwzględnienia negacji (symbol "kółka"), pomylenia NAND z AND albo z pominięcia faktu, że sygnał na danym wejściu bramki może pochodzić z innego miejsca niż bezpośrednio z A lub B. Odpowiedzi skrajne typu "Q1=0, Q2=0, Q3=0, Q=0" lub "Q1=1, Q2=1, Q3=1, Q=1" często są wybierane intuicyjnie, ale bez sprawdzenia każdego stopnia logicznego łatwo przeoczyć, że już na pierwszym etapie (Q1) układ może wymuszać zmianę stanu wbrew prostemu skojarzeniu "1 i 1 daje 1".

Na egzaminie warto stosować metodę zapisu pośredniego: przy każdej bramce dopisać obliczony stan na jej wyjściu i dopiero wtedy przechodzić dalej. To ogranicza pomyłki i pozwala szybko zlokalizować etap, na którym rozumowanie "rozjeżdża się" z tabelą prawdy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Pracuj etapami: dla każdej bramki odczytaj jej wejścia ze schematu, zastosuj tabelę prawdy i zapisz wynik na wyjściu (np. Q1). Dopiero ten wynik traktuj jako wejście kolejnego stopnia. Unikniesz zgadywania i łatwiej wykryjesz błąd w jednym konkretnym miejscu.
Punkty pośrednie pozwalają lokalizować usterkę. Jeśli końcowe Q jest błędne, pomiar Q1–Q3 (sondą logiczną lub oscyloskopem) wskazuje, na którym etapie sygnał przestaje być zgodny z tabelą prawdy. To skraca czas uruchamiania i serwisu urządzeń mechatronicznych.
"Stan wysoki" to logiczna jedynka (1). W praktyce odpowiada napięciu uznawanemu przez dany standard za "1" (zależnie od technologii). W zadaniu egzaminacyjnym przyjmujesz po prostu A=1 i B=1, a dalej liczysz wyniki z tabel prawdy.
Najczęściej spotkasz AND, OR, NOT oraz ich wersje z negacją na wyjściu (NAND, NOR). Czasem pojawia się XOR. Kluczowe jest rozpoznanie symbolu bramki na schemacie i uwzględnienie negacji (małe "kółko") na wejściu lub wyjściu.
Negacja jest zwykle oznaczona małym kółkiem przy wejściu lub wyjściu bramki. Oznacza to odwrócenie stanu logicznego (0↔1) w tym punkcie. Pominięcie kółka to jedna z najczęstszych przyczyn złego wyznaczenia Q1, Q2 lub Q.
Nie w sposób pewny. Wyniki Q1–Q3 zależą od typu bramek i połączeń między nimi. Bez rysunku można jedynie opisać metodę rozwiązania (tabele prawdy i propagacja sygnału), ale nie da się jednoznacznie wyznaczyć stanów na konkretnych wyjściach.
Najczęstsze są: pomylenie NAND z AND lub NOR z OR, nieuwzględnienie negacji na wejściu/wyjściu, a także "skracanie" sobie drogi przez zgadywanie wyniku końcowego bez policzenia Q1–Q3. Pomaga zapisywanie stanów przy każdej bramce.
Ustaw znane stany na wejściach (np. wymuszenie 0/1), a następnie mierz punkty pośrednie i wyjściowe sondą logiczną lub oscyloskopem. Porównuj z oczekiwaniami z tabel prawdy. Jeśli Q nie pasuje, sprawdź kolejno Q1, Q2, Q3, aby zawęzić miejsce problemu.
Dzieje się tak, gdy na drodze sygnału występuje negacja lub funkcja logiczna, która dla danych sygnałów pośrednich daje 0 (np. bramka z odwróceniem, zależność od sygnału z innego węzła, albo kombinacja kilku bramek). Dlatego liczy się cały łańcuch Q1–Q3.
Opanuj tabele prawdy podstawowych bramek i naucz się czytać schemat: skąd płyną sygnały i gdzie jest negacja. Trenuj zadania, w których zapisujesz stany pośrednie (Q1, Q2, Q3). W praktyce pomaga też krótkie ćwiczenie z sondą logiczną na prostych układach.
info

Statystycznie 38% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Źródła:

  • Thomas L. Floyd, "Układy cyfrowe. Podstawy i zastosowania" (Digital Fundamentals) – rozdziały o bramkach logicznych i analizie układów kombinacyjnych, wydania polskie różne
  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design" – rozdziały o bramkach logicznych i układach kombinacyjnych (tabele prawdy, analiza schematów)

Materiały:

  • Podręcznik do podstaw techniki cyfrowej (tabele prawdy, symbole bramek, przykłady analizy schematów)
  • Zestawy zadań z analizy układów kombinacyjnych (wyznaczanie stanów w punktach pomiarowych)
  • Materiały dydaktyczne producentów układów logicznych (noty aplikacyjne o bramkach i poziomach logicznych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego