KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2008

PYTANIE NR 13.
Na ekranie oscyloskopu, wyposażonego w przystawkę, zaobserwowano podczas badania układu licznika przebiegi przedstawione na rysunku. Sygnał WE A jest sygnałem podawanym na wejście licznika, Qa jest młodszym bitem sygnału wyjściowego, a Qb starszym. Oznacza to, że badany układ liczył
Ilustracja przedstawia wykres przebiegów sygnałów na ekranie oscyloskopu, używanego do badania układu licznika.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Licznik dwubitowy z wyjściami Qa (młodszy bit) i Qb (starszy bit) ma łącznie 4 unikalne stany: 00, 01, 10, 11, po czym cykl się powtarza.
Jeśli na przebiegach widać pełną sekwencję tych stanów zsynchronizowaną z impulsami WE A, oznacza to zliczanie modulo 4 (dzielenie przez 4).

Pełne wyjaśnienie:

W licznikach binarnych określenie modulo N oznacza, że układ przechodzi cyklicznie przez N różnych stanów, a następnie wraca do stanu początkowego. W praktyce jest to też często interpretowane jako dzielenie częstotliwości: po N impulsach wejściowych sekwencja stanów wyjściowych powtarza się.

W treści podano, że Qa jest młodszym bitem (LSB), a Qb starszym (MSB). Dla klasycznego dwubitowego licznika binarnego oznacza to, że para (Qb, Qa) przy kolejnych zliczeniach przyjmuje stany:

  • 00
  • 01
  • 10
  • 11

To dokładnie 4 stany, więc taki licznik realizuje zliczanie modulo 4. Z perspektywy przebiegów czasowych typowo widać też, że:

  • Qa (LSB) zmienia stan najczęściej — przełącza się co każdy impuls zegarowy (lub co każde aktywne zbocze WE A).
  • Qb (MSB) zmienia stan rzadziej — przełącza się co dwa impulsy (czyli ma częstotliwość 2 razy mniejszą niż Qa).

Dlatego odpowiedź "modulo 4" jest spójna z dwubitowym licznikiem binarnym obserwowanym na oscyloskopie.

Pozostałe odpowiedzi są typowymi pułapkami:

  • "modulo 2" odpowiadałoby układowi z jednym bitem (np. pojedynczy przerzutnik) lub sytuacji, gdy analizujemy tylko jeden sygnał wyjściowy, a nie pełne (Qb, Qa).
  • "modulo 3" występuje w licznikach o sztucznie skróconej sekwencji (licznik dekodujący i zerujący przy określonym stanie). Wtedy na przebiegach nie byłoby pełnej sekwencji 00–01–10–11.
  • "modulo 5" wymagałoby co najmniej 3 bitów (bo 2 bity dają maksymalnie 4 stany) albo nietypowego kodowania; nie pasuje do układu, w którym jasno wskazano tylko Qa i Qb jako bity wyjścia.

Na egzaminie warto zawsze policzyć liczbę różnych stanów pary wyjść (Qb, Qa) w jednym cyklu i odróżnić ją od samej liczby przełączeń pojedynczego bitu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):

Licznik modulo 4 przechodzi cyklicznie przez 4 różne stany, po czym wraca do stanu początkowego.

W praktyce oznacza to, że po 4 impulsach wejściowych sekwencja wyjść się powtarza, a układ może działać jak dzielnik częstotliwości przez 4.

Policz liczbę unikalnych stanów wyjścia w jednym pełnym cyklu (np. dla pary bitów Qb i Qa). Jeśli sekwencja stanów powtarza się po N krokach, to licznik działa modulo N.

Pomaga też porównanie częstotliwości: kolejne bity zwykle dzielą częstotliwość przez 2.

Dwubitowy licznik binarny ma cztery stany: 00, 01, 10, 11.

Po osiągnięciu 11 następny impuls powoduje powrót do 00 (przeniesienie poza zakres 2 bitów), więc cała sekwencja ma długość 4 i odpowiada modulo 4.

Młodszy bit (LSB) ma najmniejszą wagę w zapisie binarnym i zwykle przełącza się najczęściej.

W liczniku binarnym Qa zmienia stan co każdy impuls (aktywne zbocze), natomiast starszy bit Qb zmienia stan rzadziej, bo reaguje na "przeniesienie" z Qa.

W typowym ujęciu tak: pojedynczy przerzutnik przełącza się między 0 i 1, czyli ma 2 stany (modulo 2).

Dlatego na jego wyjściu widać sygnał o częstotliwości dwa razy mniejszej niż na wejściu zegarowym (dzielnik przez 2).

Liczniki modulo 3 stosuje się wtedy, gdy trzeba podzielić częstotliwość przez 3 lub uzyskać cykl 3-stanowy.

Realizuje się je zwykle przez licznik binarny z dodatkową logiką dekodującą, która wymusza reset lub przeskok po osiągnięciu określonego stanu.

Dwa bity kodują maksymalnie 4 różne kombinacje (00–11), więc bez dodatkowych sygnałów/bitów nie da się utworzyć 5 unikalnych stanów.

Modulo 5 wymaga co najmniej 3 bitów lub innej formy kodowania, ale wtedy trzeba obserwować więcej niż dwa wyjścia.

Częsty błąd to zamiana ról bitów (uznanie MSB za LSB), co odwraca wnioski o sekwencji stanów.

Inny błąd to ocenianie modulo na podstawie liczby przełączeń jednego przebiegu, zamiast policzenia pełnego cyklu stanów pary (Qb, Qa).

Każdy kolejny bit licznika binarnego zwykle dzieli częstotliwość przez 2 względem poprzedniego.

Dlatego dla dwubitowego licznika: Qa ma około f/2 (względem wejścia zegarowego przy przełączaniu na zboczu), a Qb około f/4, co odpowiada cyklowi 4-stanowemu.

Ćwicz rozpoznawanie sekwencji stanów liczników (00–01–10–11 itd.) oraz zależności częstotliwości między bitami.

Warto też przeanalizować kilka przykładów przebiegów z oscyloskopu/przystawki logicznej i nauczyć się, które zbocze wejścia jest aktywne w zliczaniu.

info

Około 34% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Źródła:

  • Wikipedia: "Binary counter" – opis działania licznika binarnego i stanów dla 2 bitów, https://en.wikipedia.org/wiki/Binary_counter (dostęp: 2026-03-02)
  • All About Circuits: "Binary Counters" – podstawy liczników binarnych i podział częstotliwości, https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-11/binary-counters/ (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia: "Modulo operation" – znaczenie pojęcia modulo w kontekście cykliczności, https://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział: liczniki asynchroniczne i synchroniczne, podział częstotliwości
  • Notatki z techniki cyfrowej: znaczenie bitów LSB/MSB i sekwencje stanów licznika binarnego
  • Ćwiczenia laboratoryjne z oscyloskopem/przystawką logiczną: obserwacja WE, Qa, Qb dla różnych liczników

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego