KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 15.
Który przebieg czasowy wystąpi na wyjściu Q przerzutnika D pracującego jako dwójka licząca, jeżeli na wejście C zostanie podany sygnał jak na wykresie?
Ilustracja przedstawia schemat przerzutnika D oraz wykresy czasowe sygnałów.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przerzutnik D w roli "dwójki liczącej" działa jak dzielnik przez 2: na każdym aktywnym zboczu zegara stan Q zmienia się na przeciwny (0↔1), a częstotliwość na Q jest dwukrotnie mniejsza niż na C.
Poprawny jest więc przebieg odpowiadający przełączaniu Q tylko w chwilach zboczy i z wypełnieniem typowym dla ÷2.

Pełne wyjaśnienie:

Przerzutnik D jest układem sekwencyjnym, który zapamiętuje stan wejścia D w chwili wystąpienia aktywnego zbocza sygnału zegarowego C i przenosi go na wyjście Q. Oznacza to, że pomiędzy zboczami Q pozostaje stałe, a ewentualne zmiany Q występują skokowo w momentach taktowania.

Jeżeli przerzutnik D pracuje jako "dwójka licząca" (modulo 2), to w praktyce realizuje funkcję dzielnika częstotliwości przez 2. Taki układ powoduje, że na kolejnych aktywnych zboczach zegara wyjście Q przyjmuje naprzemiennie stan niski i wysoki (0,1,0,1...). W konsekwencji:

  • częstotliwość przebiegu na Q wynosi fQ = fC/2,
  • zmiany Q pojawiają się wyłącznie w chwilach zboczy (nie w środku okresu),
  • dla typowego przełączania 0↔1 wypełnienie sygnału Q jest z reguły zbliżone do 50% (zależnie od przebiegu zegara i stanu początkowego).

Dlatego odpowiedź "Przebieg 3." jest poprawna, bo odpowiada charakterystycznemu działaniu wyjścia Q w konfiguracji ÷2: przełącza się raz na okres wejściowego zegara (co drugi impuls/zbocze), a nie "śledzi" poziomu C ani nie reaguje na zmiany D w dowolnym momencie.

Pozostałe propozycje są błędne typowo z następujących powodów:

  • przedstawiają przebieg o tej samej częstotliwości co zegar (brak dzielenia przez 2),
  • pokazują zmiany Q w chwilach innych niż zbocza aktywne (jakby układ był asynchroniczny),
  • mają nieprawidłową relację fazową lub wypełnienie niezgodne z przełączaniem 0↔1,
  • sugerują "kopiowanie" sygnału C na Q, co nie jest działaniem licznika modulo 2.

Na egzaminie warto pamiętać prostą regułę: "dwójka licząca" = przełączanie stanu na każdym takcie, więc na wyjściu zawsze widać przebieg o połowie częstotliwości zegara i zmianach zsynchronizowanych ze zboczami.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Przerzutnik D to synchroniczny element pamięci 1-bitowej. W chwili aktywnego zbocza zegara kopiuje stan z wejścia D na wyjście Q i utrzymuje go do następnego taktu. Stosuje się go m.in. w rejestrach, licznikach i układach synchronizacji.
Wyjście Q zmienia się tylko w momencie aktywnego zbocza sygnału C (narastającego albo opadającego, zależnie od typu). Pomiędzy zboczami stan Q jest stały, nawet jeśli wejście D zmienia się wiele razy.
"Dwójka licząca" oznacza licznik modulo 2, czyli układ przełączający stan 0↔1 przy każdym takcie. W praktyce zachowuje się jak dzielnik częstotliwości przez 2: na wyjściu Q otrzymujesz przebieg o połowie częstotliwości sygnału zegarowego.
Bo do pełnego okresu na Q potrzebne są dwa takty zegara: jeden takt ustawia Q=1, kolejny przełącza na Q=0. Skoro zmiana stanu następuje na każdym aktywnym zboczu, a pełny cykl wymaga dwóch zmian, częstotliwość spada o połowę.
W idealnym przerzutniku D zmiany Q pojawiają się wyłącznie w chwilach aktywnych zboczy zegara. Na rzeczywistych układach występuje niewielkie opóźnienie propagacji, ale nadal reguła egzaminacyjna jest taka: Q "skacze" tylko po zboczu.
Szukaj przebiegu, który ma około 50% wypełnienia i którego okres jest dwa razy dłuższy niż okres zegara. Dodatkowo krawędzie tego przebiegu powinny wypadać w momentach kolejnych aktywnych zboczy zegara, a nie w losowych miejscach.
Tak, stan początkowy decyduje o tym, czy przebieg Q startuje od 0 czy od 1 oraz o przesunięciu fazowym względem zegara. Nadal jednak zachowuje się jak ÷2: przełącza się na każdym takcie i ma połowę częstotliwości.
Najczęściej myli się zbocze aktywne (narastające vs opadające), traktuje Q jak sygnał zależny od poziomu zegara (jak zatrzask), albo wybiera przebieg o tej samej częstotliwości co C. Pomaga zasada: zmiany Q tylko na zboczach.
To prosty preskaler i blok budulcowy liczników binarnych. Stosuje się go do obniżania częstotliwości zegara, generowania sygnałów taktujących, a także jako etap w licznikach wielobitowych (kolejne stopnie dzielą częstotliwość dalej).
Ćwicz rysowanie timing diagramów: zaznacz aktywne zbocza zegara, a potem krok po kroku wyznacz stan Q po każdym zboczu. Dla "dwójki liczącej" zapamiętaj wzorzec 0,1,0,1… i fakt, że fQ=fC/2.
info

Około 43% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Materiały:

  • Podręcznik do techniki cyfrowej (rozdziały o przerzutnikach i licznikach)
  • Noty katalogowe przerzutników D (opis czasów, zbocza aktywnego, tabeli prawdy)
  • Ćwiczenia z analizy przebiegów czasowych (timing diagrams) dla układów sekwencyjnych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego