KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2012

PYTANIE NR 1.
Rezystor podciągający podłączony do wyjścia bramki TTL w układach cyfrowych stosuje się w celu
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystor podciągający na wyjściu bramki TTL stosuje się, aby podnieść poziom napięcia stanu wysokiego bliżej VCC.
Dzięki temu wejście układu CMOS spełnia wymaganie progu VIH i poprawnie rozpoznaje "1". Nie służy to usuwaniu hazardów ani dopasowaniu impedancji, a w kierunku CMOS→TTL zwykle nie jest potrzebne.

Pełne wyjaśnienie:

Rezystor podciągający dołączony do wyjścia bramki TTL wykorzystuje się głównie wtedy, gdy sygnał z TTL ma sterować wejściem układu CMOS. Powód jest praktyczny: rodziny TTL i CMOS mają różne poziomy napięć uznawanych za stan wysoki.

W typowych układach TTL napięcie wyjściowe stanu wysokiego VOH może być niższe niż napięcie zasilania (szczególnie przy obciążeniu), natomiast wejście CMOS oczekuje, że stan wysoki przekroczy minimalny próg VIH (często wyrażany jako ułamek VCC). W efekcie zdarza się, że "1" z TTL jest na granicy rozpoznania przez CMOS.

Dodanie rezystora podciągającego do VCC powoduje, że gdy wyjście TTL jest w stanie wysokim (i nie musi silnie przewodzić), rezystor pomaga "dociągnąć" napięcie w górę, bliżej VCC. To zwiększa margines napięciowy i poprawia niezawodność odczytu stanu wysokiego przez CMOS. Dlatego poprawna jest odpowiedź "sprzęgania układów TTL→CMOS."

Pozostałe odpowiedzi nie pasują do tej sytuacji:

  • "likwidacji hazardu statycznego w układach TTL." Hazard statyczny wynika z logiki i opóźnień propagacji w sieci bramek; usuwa się go zmianą struktury funkcji logicznej lub synchronizacją, a nie rezystorem na wyjściu.
  • "dopasowania impedancyjnego w układach TTL." Dopasowanie impedancyjne dotyczy transmisji sygnałów w liniach długich (terminacja). Pull-up przy wyjściu TTL do celów interfejsowania z CMOS nie jest terminacją i nie rozwiązuje problemów falowych w typowym sensie.
  • "sprzęgania układów CMOS→TTL." W tym kierunku wyjście CMOS zwykle osiąga poziom wysoki bliski VCC, więc spełnia wymagania wejścia TTL bez dodatkowego podciągania. Problem zbyt niskiego "1" dotyczy przede wszystkim przejścia TTL→CMOS.

W praktyce dobór wartości rezystora jest kompromisem: zbyt mała wartość może nadmiernie obciążać wyjście TTL w stanie niskim (większy prąd), a zbyt duża pogarsza szybkość narastania (wpływ pojemności wejściowej). Na egzaminie kluczowe jest jednak rozpoznanie celu: zapewnienie poprawnego poziomu logicznego przy interfejsowaniu TTL→CMOS.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rezystor podciągający to rezystor łączący węzeł sygnałowy z dodatnim zasilaniem (VCC), aby węzeł miał tendencję do stanu wysokiego. Stosuje się go m.in. do ustalania stanów, w wyjściach otwarty kolektor/drain oraz przy interfejsowaniu, gdy trzeba podnieść poziom "1".
Wyjście TTL w stanie wysokim nie zawsze osiąga napięcie bliskie VCC, a wejście CMOS często wymaga wyższego progu VIH. Pull-up do VCC "dociąga" napięcie w górę, zwiększając margines i zapewniając, że CMOS jednoznacznie rozpozna stan wysoki.
Najczęściej pojawiają się losowe błędy logiczne: CMOS czasem widzi "0" zamiast "1", szczególnie przy obciążeniu, zakłóceniach lub w wyższej temperaturze. Objawem mogą być niestabilne stany, sporadyczne przełączania i trudne do powtórzenia usterki w działaniu układu.
Zwykle nie. Wyjście CMOS w stanie wysokim zazwyczaj osiąga napięcie bardzo bliskie VCC, co spełnia wymagania wejścia TTL dla "1". Wyjątki mogą wynikać z nietypowych napięć zasilania, dużych obciążeń lub specjalnych rodzin logicznych, ale standardowo pull-up nie jest potrzebny.
Pull-up na wejściu służy głównie do ustalenia stanu, gdy wejście byłoby "wiszące" (niepodłączone). Pull-up na wyjściu stosuje się, gdy wyjście nie potrafi zapewnić odpowiedniego poziomu napięcia (np. podniesienie "1" dla następnego stopnia) lub gdy wyjście jest typu otwarty kolektor/drain.
Dobór jest kompromisem. Mniejsza rezystancja szybciej podciąga napięcie, ale zwiększa prąd, gdy wyjście TTL wymusza "0". Większa rezystancja zmniejsza prąd, ale pogarsza czasy narastania (wpływ pojemności wejść). W praktyce dobór robi się z not katalogowych i wymagań szybkości.
Dopasowanie impedancyjne dotyczy transmisji w liniach o określonej impedancji falowej (terminacja, ograniczenie odbić). Rezystor pull-up używany do TTL→CMOS ma inny cel: podniesienie poziomu napięcia stanu wysokiego, a nie tłumienie odbić czy dopasowanie do linii długiej.
Hazard statyczny to krótkotrwały, niepożądany impuls na wyjściu kombinacyjnej sieci logicznej, wynikający z różnych opóźnień propagacji w bramkach. Usuwa się go przez modyfikację logiki (np. dodanie członów) lub synchronizację. Rezystor na wyjściu nie wyrównuje opóźnień logicznych.
Jest obowiązkowy, gdy wyjście jest typu otwarty kolektor (open-collector) lub otwarty dren (open-drain), bo takie wyjście samo nie potrafi wymusić stanu wysokiego. Wtedy rezystor do VCC tworzy stan "1". W pytaniu egzaminacyjnym chodzi jednak o funkcję interfejsowania poziomów.
Kluczowe są progi wejściowe VIH/VIL oraz napięcia wyjściowe VOH/VOL przy określonych prądach. Dodatkowo sprawdza się dopuszczalne prądy wyjściowe, pojemności wejść i czasy przełączania. To pozwala ocenić marginesy i ryzyko błędnej interpretacji stanów.
info

Statystycznie 51% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Rezystor podciągający na wyjściu bramki TTL stosuje się, aby podnieść poziom napięcia stanu wysokiego bliżej VCC.Dzięki temu wejście układu CMOS spełnia wymaganie progu VIH i poprawnie rozpoznaje "1"."

Źródła:

  • Texas Instruments, "SN74LS00 Quadruple 2-Input Positive-NAND Gates" (datasheet), sekcja "Electrical Characteristics" (parametry VOH/VOL/IOH/IOL), https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls00.pdf - dostęp 2026-03-05
  • Texas Instruments, "CD4011B CMOS Quad 2-Input NAND Gate" (datasheet), sekcja "Recommended Operating Conditions" oraz "Electrical Characteristics" (progi wejściowe VIH/VIL), https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4011b.pdf - dostęp 2026-03-05

Materiały:

  • Dokumentacje katalogowe producentów układów logicznych (tabele parametrów VOH/VIH, prądy wyjściowe)
  • Podręczniki z elektroniki cyfrowej omawiające rodziny TTL i CMOS oraz interfejsowanie
  • Noty aplikacyjne o łączeniu rodzin logicznych i o doborze rezystorów podciągających

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego