KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2019

PYTANIE NR 18.
Aby umożliwić współpracę układów TTL i CMOS zasilanych napięciem 5 V należy użyć
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rezystor podciągający zapewnia prawidłowy stan wysoki na wejściu (lub na linii z wyjściem typu otwarty kolektor/dren) oraz umożliwia dopasowanie poziomów logicznych między TTL i CMOS przy 5 V. Pozostałe elementy nie realizują funkcji stałego wymuszenia poziomu logicznego w ten sposób.

Pełne wyjaśnienie:

We współpracy układów TTL i CMOS zasilanych napięciem 5 V kluczowe są poziomy logiczne oraz sposób, w jaki wyjście jednego układu wymusza stan na wejściu drugiego. W praktyce problem najczęściej pojawia się wtedy, gdy wyjście TTL ma zbyt niskie napięcie w stanie wysokim (VOH) w porównaniu do wymagań wejścia CMOS (VIH) albo gdy używa się wyjścia typu otwarty kolektor/dren, które samo z siebie nie "podaje" stanu wysokiego.

Odpowiedź "rezystora podciągającego" jest poprawna, ponieważ rezystor pull-up:

  • dostarcza prąd potrzebny do uzyskania stanu wysokiego na linii,
  • ustala domyślny poziom logiczny (np. gdy wyjście jest w stanie wysokiej impedancji),
  • umożliwia poprawną współpracę w konfiguracjach, gdzie wyjście aktywnie ściąga linię do masy, a stan wysoki powstaje przez podciągnięcie do +5 V.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne:

  • "diaka podciągającego" – diak jest elementem o charakterystyce przełączającej (stosowany m.in. w układach zapłonowych/wyzwalających), nie służy do ustalania stałego poziomu logicznego sygnału cyfrowego.
  • "diody podciągającej" – dioda może służyć do separacji lub ograniczania (klamrowania) napięć, ale nie zastępuje rezystora, który w sposób kontrolowany wymusza stan wysoki i ogranicza prąd. Sama dioda nie zapewnia stabilnego podciągnięcia linii do +5 V zgodnie z wymaganiami wejść.
  • "kondensatora podciągającego" – kondensator działa dla zmian (składowa zmienna), a nie dla stanu ustalonego. Może tworzyć opóźnienie RC lub filtr, lecz nie utrzyma poprawnego poziomu logicznego "1" w stanie statycznym.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w zadaniu pojawia się sformułowanie "podciąganie" linii sygnałowej, w elektronice cyfrowej niemal zawsze chodzi o rezystor pull-up (lub pull-down), dobierany do poziomów logicznych i dopuszczalnych prądów.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Rezystor podciągający (pull-up) to rezystor łączący linię sygnałową z dodatnim zasilaniem, np. +5 V. Zapewnia on domyślny stan logiczny "1", gdy wyjście jest w stanie wysokiej impedancji (np. otwarty kolektor/dren), i ogranicza prąd, gdy linia jest ściągana do masy.
Rodziny TTL i CMOS mogą mieć różne wymagania napięcia rozpoznawanego jako "1" (VIH) oraz różne napięcia generowane na wyjściu w stanie wysokim (VOH). W niektórych kombinacjach VOH z TTL może być zbyt niskie dla wejścia CMOS, więc potrzebne jest rozwiązanie interfejsujące, np. rezystor podciągający lub dobór podrodziny CMOS zgodnej z TTL.
Stosuje się go szczególnie wtedy, gdy wyjście sterujące jest typu otwarty kolektor/dren albo gdy trzeba zapewnić pewny stan wysoki na wejściu CMOS. Pull-up "wytwarza" stan wysoki przez podciągnięcie do +5 V, a układ sterujący zwykle tylko aktywnie ściąga linię do masy, wymuszając "0".
Dobór zależy od dopuszczalnego prądu, jaki może "wciągnąć" wyjście w stanie niskim, oraz od wymaganego czasu narastania sygnału. Mniejszy rezystor daje szybsze narastanie, ale większy prąd w stanie "0". Wartość dobiera się z danych katalogowych (prądy, czasy) konkretnego układu.
Nie w typowym znaczeniu podciągania. Dioda może służyć do separacji, sumowania diodowego lub ograniczania napięć, ale nie zapewnia stabilnego, kontrolowanego wymuszenia stanu wysokiego z ograniczeniem prądu w taki sposób jak rezystor. Do podciągania linii logicznej standardowo używa się rezystora.
Wyjście otwarty kolektor (open-collector) potrafi zwykle aktywnie ściągać linię do masy (stan "0"), ale nie potrafi aktywnie podać stanu wysokiego. Aby uzyskać "1", potrzebny jest element podciągający (najczęściej rezystor do +5 V). Dzięki temu kilka wyjść może współdzielić jedną linię w pewnych topologiach.
Częsty błąd to mylenie "podciągania" z filtracją zasilania i wybieranie kondensatora, bo kondensatory są przy układach cyfrowych powszechne. Inny błąd to wybór diody przez skojarzenie z "elementem półprzewodnikowym". Warto zapamiętać: podciąganie stanu logicznego realizuje rezystor.
Nie zawsze. Zależy to od podrodziny CMOS i parametrów poziomów logicznych. Niektóre układy CMOS mają progi wejściowe typowe dla CMOS i mogą wymagać wyższego "1" niż zapewnia część wyjść TTL. W praktyce stosuje się odpowiednie rodziny zgodne (np. CMOS o progach TTL) albo proste interfejsy.
Kondensator nie utrzymuje stałego poziomu napięcia w stanie ustalonym bez drogi prądu stałego. Działa głównie przy zmianach sygnału (ładowanie/rozładowanie), więc może tworzyć opóźnienia lub krótkie impulsy, ale nie zapewnia stabilnej logicznej "1" na wejściu tak jak rezystor podciągający.
Jeśli w treści pojawia się "podciągnięcie" linii, "stan domyślny" lub współpraca z wyjściem typu otwarty kolektor/dren, najczęściej chodzi o rezystor pull-up. Bufor/bramka jest potrzebna raczej wtedy, gdy trzeba zwiększyć wydajność prądową, odseparować obciążenia albo zmienić standard poziomów logicznych w sposób aktywny.
info

Około 48% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Eksperci podkreślają: "Rezystor podciągający zapewnia prawidłowy stan wysoki na wejściu (lub na linii z wyjściem typu otwarty kolektor/dren) oraz umożliwia dopasowanie poziomów logicznych między TTL i CMOS przy 5 V."

Źródła:

  • Texas Instruments, "SN74LS00 (Quad 2-Input NAND Gates)" datasheet – sekcje: Electrical Characteristics (VOH/VOL, VIH/VIL), https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls00.pdf (dostęp: 2026-03-05)
  • Texas Instruments, "SN74HC00 / SN74HCT00" datasheet – sekcje: Recommended Operating Conditions, Electrical Characteristics (VIH/VIL dla HC vs HCT), https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc00.pdf (dostęp: 2026-03-05)
  • The Art of Electronics (Horowitz, Hill), rozdziały dot. logiki cyfrowej i interfejsowania TTL/CMOS oraz pull-up/pull-down (wydanie zależne od posiadanej wersji) – źródło podręcznikowe

Materiały:

  • Karty katalogowe (datasheet) wybranych układów TTL oraz CMOS z tabelami poziomów logicznych
  • Poradniki producentów o interfejsowaniu rodzin logicznych (logic interfacing)
  • Podręcznik z podstaw techniki cyfrowej (rodziny TTL/CMOS, wejścia/wyjścia, open-collector)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego