KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2015

PYTANIE NR 20.
Którą funkcję logiczną realizują bramki NAND połączone według schematu?
Ilustracja przedstawia schemat logiczny, który jest częścią egzaminu zawodowego dla technika elektronika w kwalifikacji E20.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Układ bramek NAND można analizować, śledząc inwersje na kolejnych wyjściach oraz porównując wynik z tablicą prawdy. Dla typowego połączenia NAND realizującego "różnicę logiczną" wyjście jest w stanie 1 tylko wtedy, gdy wejścia są różne. To odpowiada funkcji XOR (EX-OR), a nie OR ani NOR.

Pełne wyjaśnienie:

Brama NAND jest bramką uniwersalną, co oznacza, że z samych NAND można zbudować inne funkcje logiczne, w tym XOR. Aby rozpoznać funkcję realizowaną przez dany schemat, należy:

  • zidentyfikować sygnały pośrednie (wyjścia kolejnych bramek),
  • uwzględnić, że NAND daje negację koniunkcji: y = ¬(A ∧ B),
  • sprawdzić wynik dla czterech kombinacji wejść A i B.

Funkcja XOR (często zapisywana też jako EX-OR) ma własność: na wyjściu pojawia się "1" wtedy i tylko wtedy, gdy wejścia są różne. Jej tablica prawdy w skrócie to: (0,0→0), (0,1→1), (1,0→1), (1,1→0). W praktyce wiele schematów złożonych wyłącznie z NAND jest klasyczną realizacją XOR: tworzy się dwa warunki częściowe dla przypadków "A=1, B=0" oraz "A=0, B=1", a następnie łączy je w wynik końcowy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują?

  • "EX-NOR" to negacja XOR: daje "1" wtedy, gdy wejścia są równe. Jeśli w analizie schematu wyjdzie, że dla (0,0) oraz (1,1) jest stan wysoki, a dla (0,1) i (1,0) niski, wtedy byłby to XNOR. W typowej realizacji XOR z NAND nie otrzymuje się takiego odwrócenia.
  • "NOR" odpowiada ¬(A ∨ B), więc wyjście jest "1" tylko dla (0,0). Układ realizujący NOR zachowuje się zupełnie inaczej niż "różnica logiczna".
  • "OR" daje "1" dla trzech przypadków: (0,1), (1,0), (1,1). To częsta pomyłka, bo OR i XOR mają wspólne dwa przypadki z wyjściem "1", ale różnią się dla (1,1): OR=1, XOR=0.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy masz schemat z NAND i podejrzewasz XOR, najszybciej porównaj zachowanie dla wejść (1,1). Jeśli wyjście spada do 0 (a dla wejść różnych rośnie do 1), to silny sygnał, że to XOR, a nie OR.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Bramka NAND realizuje funkcję negacji koniunkcji: y = ¬(A ∧ B). Nazywa się ją uniwersalną, bo z samych bramek NAND można zbudować podstawowe funkcje (NOT, AND, OR), a dalej bardziej złożone (np. XOR), więc pozwala tworzyć całe układy logiczne.
Najpewniej porównaj zachowanie dla czterech kombinacji wejść. XOR ma cechę: wyjście jest 1 tylko dla wejść różnych. Szybki test: dla (1,1) XOR daje 0, a OR daje 1. Jeśli schemat z NAND prowadzi do 0 przy (1,1), często wskazuje to na XOR.
OR daje "1" także wtedy, gdy oba wejścia są "1". XOR (suma modulo 2) daje "1" tylko wtedy, gdy dokładnie jedno wejście jest "1". Różnicę widać w punkcie (1,1): OR=1, a XOR=0. To najczęstsze miejsce pomyłki na egzaminie.
XOR wykorzystuje się m.in. do detekcji nierówności sygnałów, w prostych sumatorach binarnych (bit sumy), do kontroli parzystości, a także w układach przełączających i kodujących. W praktyce serwisowej pomaga też w diagnostyce: XOR łatwo wykrywa różnice między dwoma liniami.
EX-OR to skrót od "exclusive OR", czyli alternatywy wykluczającej. W praktyce jest to to samo, co zapis XOR. Różnica jest głównie terminologiczna: w materiałach spotyka się oba zapisy. Na egzaminie liczy się rozumienie funkcji: "1", gdy wejścia są różne.
Sprawdź jeden charakterystyczny przypadek, np. (0,0) albo (1,1). XOR dla wejść równych daje 0, a XNOR dla wejść równych daje 1. Jeśli w analizowanym schemacie dla (1,1) wychodzi stan wysoki, to bardziej pasuje XNOR niż XOR.
Tak. OR można zbudować z NAND przez zastosowanie praw de Morgana: A ∨ B = ¬(¬A ∧ ¬B). W praktyce oznacza to, że w układzie pojawiają się "inwertery" z NAND. W zadaniach egzaminacyjnych trzeba uważnie śledzić liczbę inwersji, bo jedna dodatkowa zmienia XOR w XNOR.
Najczęściej pomija się jedną inwersję na wyjściu lub myli się XOR z OR przez podobieństwo dwóch przypadków (0,1) i (1,0). Drugi częsty błąd to zbyt szybkie wnioskowanie "to na pewno NOR/OR", bez sprawdzenia punktu (1,1), który zwykle rozstrzyga.
1) Nazwij wejścia A, B.
2) Oznacz wyjścia pośrednie każdej bramki.
3) Zapisz zależność każdej bramki (dla NAND: ¬(X∧Y)).
4) Podstaw cztery kombinacje A,B i policz wyjście końcowe.
5) Porównaj z tablicami prawdy XOR/XNOR/OR/NOR.
Nie jest to konieczne, ale pomaga. Mapy Karnaugha służą głównie do upraszczania funkcji i mogą przyspieszyć rozpoznanie, jaka funkcja powstaje z danego równania. W zadaniu z gotowym schematem często szybciej jest policzyć tablicę prawdy lub prześledzić inwersje w gałęziach.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 40% zdających egzamin. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że układ bramek NAND można analizować, śledząc inwersje na kolejnych wyjściach oraz porównując wynik z tablicą prawdy.

Źródła:

  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design", rozdział o bramkach logicznych i realizacji funkcji (XOR/XNOR), Pearson (konkretne wydanie zależne od programu nauczania)
  • Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss, "Digital Systems: Principles and Applications", rozdział o funkcjach logicznych i bramkach uniwersalnych (NAND), Pearson (konkretne wydanie zależne od programu nauczania)
  • https://en.wikipedia.org/wiki/XOR_gate - accessed 2026-02-28

Materiały:

  • Podręcznik z podstaw techniki cyfrowej (bramki i funkcje boolowskie)
  • Zadania z tablic prawdy i upraszczania funkcji (mapy Karnaugha jako uzupełnienie)
  • Noty katalogowe układów cyfrowych z bramkami NAND (TTL/CMOS) – przykłady zastosowań

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego