KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2018

PYTANIE NR 10.
W układzie cyfrowym przeprowadzono pomiary stanów logicznych na wyjściach poszczególnych bramek. Na podstawie tych wyników można stwierdzić, że uszkodzeniu uległ układ
Ilustracja przedstawia schemat układu cyfrowego złożonego z kilku bramek logicznych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Diagnozę uszkodzonego układu wykonuje się przez porównanie zmierzonych stanów logicznych na wyjściach bramek z wartościami oczekiwanymi wynikającymi z tablic prawdy i połączeń w schemacie.
Układ, którego wyjście (lub reakcja na wejścia) jest niespójne z logiką działania, wskazuje miejsce usterki — tutaj: U4.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniach diagnostycznych z techniki cyfrowej punkt wyjścia stanowią pomiary stanów logicznych na wyjściach kolejnych bramek oraz znajomość ich działania. Dla każdej bramki można przewidzieć stan wyjścia na podstawie stanów wejściowych, korzystając z tablicy prawdy (np. AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR) oraz analizując połączenia na schemacie.

Jeżeli dla danej bramki wejścia mają określone wartości, a na wyjściu pojawia się stan, którego nie da się uzasadnić jej funkcją, to oznacza to typową niespójność: albo sygnały wejściowe nie są tym, czym się wydają (np. problem w poprzednim stopniu), albo uszkodzona jest bramka/układ scalony realizujący ten stopień.

W praktyce przyjmuje się zasadę diagnozowania "od wejścia do wyjścia":

  • sprawdza się, czy stany na wejściach kolejnych bramek są logicznie zgodne z poprzednimi wyjściami,
  • następnie weryfikuje się, czy wyjście bramki wynika z jej funkcji,
  • pierwszy stopień, w którym pojawia się niezgodność, jest najsilniejszym kandydatem na miejsce usterki.

Odpowiedź "U4" oznacza, że to właśnie układ U4 jako jedyny nie spełnia zależności logicznych potwierdzanych przez pomiary w pozostałych punktach, czyli jego wyjście nie odpowiada stanom wejściowym lub nie przełącza się poprawnie.

Pozostałe propozycje (U1, U2, U3) są błędne w tym sensie, że przy ich uszkodzeniu niespójność pojawiłaby się wcześniej w torze albo dawałaby inny wzorzec błędów (np. seria kolejnych punktów od pewnego miejsca byłaby błędna). W takich zadaniach kluczowe jest, aby nie wskazywać elementu "bo widać zły stan", tylko element, który jest pierwszą przyczyną niezgodności w łańcuchu logicznym.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Porównaj stany na wejściach i wyjściu z tablicą prawdy danej bramki oraz z połączeniami na schemacie. Jeśli przy poprawnych wejściach wyjście ma stan niemożliwy dla tej funkcji (albo nie przełącza się), bramka lub cały układ scalony może być uszkodzony.
Bo łatwiej znaleźć pierwsze miejsce, gdzie wynik staje się niezgodny z logiką. Błędy na późniejszych wyjściach mogą być tylko skutkiem wcześniejszego uszkodzenia. Analiza "od wejścia do wyjścia" ogranicza ryzyko wskazania elementu, który wygląda na wadliwy, ale nie jest przyczyną.
To umowne poziomy sygnału reprezentujące wartości logiczne. W praktyce odpowiadają zakresom napięć (zależnym od rodziny logicznej). W zadaniach egzaminacyjnych zwykle wystarcza interpretacja binarna: "0" = niski, "1" = wysoki, bez wchodzenia w dokładne progi napięciowe.
Typowe symptomy to "zawieszenie" wyjścia na stałe w 0 lub 1, brak reakcji na zmiany na wejściu, przypadkowe przełączanie lub poziom nieokreślony. W diagnostyce istotne jest odróżnienie uszkodzenia od błędu połączeń, zwarcia lub braku zasilania.
Najpierw ustal stany na wejściach bramki (z pomiaru lub z poprzedniego stopnia). Potem odczytaj z tablicy prawdy, jaki powinien być stan wyjścia. Jeśli w pomiarach wyjście jest inne, szukaj przyczyny: błąd w poprzednim stopniu, uszkodzenie bramki albo problem z sygnałem (np. wejście "pływa").
Często tak, bo pozwala szybko sprawdzić, czy na pinie jest 0, 1 lub impuls. Jednak przy szybkich przebiegach lub sygnałach o krótkich impulsach lepszy bywa oscyloskop, bo pokazuje kształt, czas trwania i zakłócenia. W zadaniach egzaminacyjnych zwykle analizuje się same stany logiczne.
Sprawdź, czy wejście bramki ma stan zgodny z wyjściem poprzedniego elementu. Jeśli wejście jest już błędne, to bramka może działać poprawnie, a problem leży wcześniej. Jeśli wejścia są poprawne, a wyjście nie wynika z funkcji bramki, podejrzenie przesuwa się na samą bramkę/układ scalony.
Najczęstszy błąd to pomijanie negacji na wyjściu: student liczy jak dla AND/OR i zapomina o odwróceniu. Pomaga nawyk: najpierw policz wynik "bez kreski" (AND lub OR), a dopiero potem zaneguj. Drugi błąd to mylenie symboli na schemacie.
Gdy wejście jest "w stanie pływającym" (niepodłączone), gdy sygnał ma zakłócenia, gdy brakuje poprawnego zasilania lub gdy wyjścia kilku elementów są ze sobą zwarte. W praktyce takie sytuacje mogą dawać pozornie losowe odczyty, dlatego ważne jest sprawdzenie zasilania i połączeń przed wnioskiem o uszkodzeniu.
Ćwicz analizę prostych układów kombinacyjnych: wyznaczaj stany pośrednie, stosuj tablice prawdy i idź krok po kroku po schemacie. Dobrą metodą jest robienie krótkiej tabeli: "wejścia bramki → wyjście oczekiwane → wyjście zmierzone". To ułatwia znalezienie pierwszej niespójności.
info

Około 60% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Bramka logiczna" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Bramka_logiczna (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia (PL): "Układ cyfrowy" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Uk%C5%82ad_cyfrowy (dostęp: 2026-02-27)
  • All About Circuits: "Logic Gates" – https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-3/logic-gates/ (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw techniki cyfrowej (tablice prawdy, układy kombinacyjne)
  • Ćwiczenia laboratoryjne z pomiarów w układach cyfrowych (sonda logiczna, oscyloskop)
  • Zadania egzaminacyjne dotyczące diagnozowania bramek i prostych układów logicznych

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego