KWALIFIKACJA ELM2 - TEST WIEDZY NR 3

PYTANIE NR 3.
Rozważ następujący fragment kodu, który generuje pewien sygnał:
if (t<1) {
signal = 0;
} else if (t<2) {
signal = 1;
} else if (t<3) {
signal = 0;
} else {
signal = 1;
}
Jakiego rodzaju sygnał reprezentuje ten kod?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kod przypisuje zmiennej signal wyłącznie dwie wartości: 0 lub 1, zależnie od przedziału czasu t.
To oznacza, że amplituda jest skwantowana do dwóch poziomów (stany logiczne niski/wysoki), czyli jest to sygnał cyfrowy, a nie analogowy ani sinusoidalny. Nie jest też stały, bo przełącza się w czasie.

Pełne wyjaśnienie:

W elektronice sygnał cyfrowy ma amplitudę przyjmującą dyskretne poziomy (najczęściej dwa: 0 i 1), które odpowiadają stanom logicznym niski i wysoki. Z kolei sygnał analogowy może przyjmować (w przybliżeniu) dowolną wartość z pewnego zakresu – jest ciągły pod względem amplitudy.

W podanym fragmencie kodu zmienna signal jest ustawiana warunkowo w zależności od czasu t:

  • dla t<1: signal=0
  • dla 1≤t<2: signal=1
  • dla 2≤t<3: signal=0
  • dla t≥3: signal=1

Kluczowe jest to, że niezależnie od chwili czasu, signal przyjmuje tylko wartości 0 albo 1. Taki przebieg jest więc dwustanowy (impulsowy/prostokątny w sensie poziomów), co spełnia definicję sygnału cyfrowego.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "Sygnał analogowy" – byłby wtedy, gdyby sygnał zmieniał się płynnie i mógł przyjmować wartości pośrednie (np. 0,37 V, 1,24 V itd.). Tutaj tego nie ma.
  • "Sygnał sinusoidalny" – sinusoida zmienia się w sposób ciągły i okresowy zgodnie z funkcją sin; nie skacze natychmiast między 0 i 1.
  • "Sygnał stały" – sygnał stały nie zmienia wartości w czasie. W tym kodzie wartości przełączają się między 0 i 1 w kolejnych przedziałach czasu, więc nie jest stały.

W praktyce taki sygnał odpowiada typowemu wyjściu układów cyfrowych (np. mikrokontrolera), gdzie w kolejnych odcinkach czasu generowane są stany logiczne, używane do sterowania, synchronizacji lub transmisji danych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Sygnał cyfrowy to sygnał, którego amplituda przyjmuje dyskretne poziomy (najczęściej dwa: 0 i 1), odpowiadające stanom logicznym. W praktyce są to napięcia z określonych przedziałów, interpretowane jako "niski" lub "wysoki".
Sygnał analogowy zmienia się ciągle i może przyjmować wiele wartości pośrednich w zakresie (np. 0,2 V; 1,7 V; 3,3 V). Cyfrowy ma poziomy skokowe i ograniczoną liczbę stanów (np. tylko 0/1), co ułatwia niezawodną interpretację logiczną.
Wartości 0 i 1 są typowym zapisem dwóch stanów logicznych. Jeśli sygnał w czasie przyjmuje wyłącznie takie poziomy, to jego amplituda jest skwantowana do zbioru dyskretnego. To spełnia podstawowe kryterium sygnału cyfrowego, niezależnie od tego, jak często się przełącza.
W idealnym modelu jest "prostokątny" (natychmiastowe zbocza), ale w rzeczywistości zbocza mają czas narastania i opadania, mogą wystąpić przeregulowania i zakłócenia. Nadal jest to sygnał cyfrowy, bo układ interpretuje go progowo jako stan niski/wysoki.
Wystarczy sprawdzić, jakie wartości są przypisywane do zmiennej. Jeśli w całym kodzie występują tylko przypisania typu signal = 0 i signal = 1, a nie ma wartości pośrednich, to sygnał jest dwustanowy. Warunki czasowe mówią tylko, kiedy następuje zmiana stanu.
Sygnał stały to taki, który nie zmienia wartości w czasie w całym rozpatrywanym okresie. Tutaj sygnał jest stały tylko lokalnie (w krótkich przedziałach), ale globalnie przełącza się między 0 i 1. To oznacza przebieg zmienny (impulsowy), a nie stały.
Sygnały 0/1 są powszechne w układach cyfrowych: wyjścia mikrokontrolerów, linie sterujące (ENABLE, RESET), interfejsy (np. zegar i dane), a także czujniki z wyjściem logicznym. Służą do sterowania, synchronizacji i transmisji informacji.
Do podstawowej obserwacji kształtu nadaje się oscyloskop, a do analizy wielu linii i stanów w czasie często używa się analizatora stanów logicznych. Multimetr może pokazać wartość uśrednioną, ale nie odda poprawnie przełączeń i czasów trwania stanów.
Klasyczna sinusoida jest sygnałem analogowym, bo jej amplituda zmienia się ciągle. W systemach cyfrowych można mieć próbkowaną sinusoidę (ciąg próbek), ale wtedy nie jest to idealna sinusoida w czasie ciągłym, tylko reprezentacja dyskretna/próbkowana.
Częsty błąd to ocenianie "cyfrowości" po tym, czy sygnał zmienia się w czasie. O tym decyduje głównie liczba poziomów amplitudy i sposób interpretacji progowej. Inny błąd to utożsamianie każdego przebiegu okresowego z sinusoidą, mimo skokowych zmian.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 73% zdających egzamin. średnio łatwe

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że nie jest też stały, bo przełącza się w czasie.

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd Edition, rozdział o sygnałach i poziomach logicznych (digital vs analog), Cambridge University Press, 2015
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", rozdział wprowadzający: sygnały, systemy analogowe i cyfrowe (definicje i przykłady), kolejne wydania

Materiały:

  • Podstawy teorii sygnałów: rozdziały o sygnałach analogowych i cyfrowych (podręcznik do elektroniki)
  • Notatki z logiki cyfrowej: poziomy logiczne, sygnały prostokątne, przebiegi impulsowe
  • Ćwiczenia z oscyloskopem: obserwacja stanów H/L i czasu trwania impulsów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego