KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2016

PYTANIE NR 25.
W układzie cyfrowym, którego schemat ideowy pokazano na rysunku, zmierzono poziom napięć na wejściach i wyjściach bramek logicznych. Wyniki pomiarów zapisano w tabeli. Która bramka logiczna jest uszkodzona?
Ilustracja przedstawia schemat ideowy układu cyfrowego oraz tabelę z wynikami pomiarów napięć logicznych na wejściach i
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Uszkodzoną bramkę wskazuje się przez porównanie zmierzonych stanów wejść i jej wyjścia z tablicą prawdy.
Jeżeli dla co najmniej jednej kombinacji wejść wyjście nie przyjmuje wartości oczekiwanej (przy poprawnych stanach na wejściach), to ta bramka jest niesprawna. W tym zestawie pomiarów niespójność dotyczy bramki AND.

Pełne wyjaśnienie:

W diagnostyce układów cyfrowych najpewniejszą metodą w zadaniach tego typu jest sprawdzenie zgodności pomiarów z tablicą prawdy dla każdej bramki osobno.

Postępuje się następująco:

  • Najpierw z tabeli odczytuje się stany logiczne na wejściach danej bramki (0/1 wynikające z napięć).
  • Następnie dla tych samych stanów wejściowych wyznacza się oczekiwany stan wyjścia z tablicy prawdy (np. AND daje 1 tylko wtedy, gdy oba wejścia są w stanie 1).
  • Porównuje się wartość oczekiwaną z rzeczywistym pomiarem na wyjściu. Rozbieżność oznacza, że bramka nie realizuje swojej funkcji (jest uszkodzona lub niepoprawnie zasilona/obciążona).

Odpowiedź "AND" jest poprawna, ponieważ to właśnie dla tej bramki zestaw zmierzonych napięć na wejściach odpowiadał określonym kombinacjom 0/1, a mimo tego napięcie na jej wyjściu nie spełniało warunku logicznego typowego dla AND (zgodności z jej tablicą prawdy).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują:

  • "XOR" bywa mylona z OR, ale XOR ma wyjście równe 1 tylko dla różnych stanów wejść. Jeśli pomiary są zgodne z tym wzorcem, to XOR nie jest źródłem niespójności.
  • "NOR" to negacja OR: wyjście jest 1 tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia są 0. W typowych tabelach diagnostycznych łatwo ją odróżnić, bo większość kombinacji daje 0.
  • "NOT" ma tylko jedno wejście i zawsze odwraca stan. Jeżeli w tabeli widać poprawne odwrócenie (0→1 i 1→0), to inwerter działa prawidłowo.

Wskazówka egzaminacyjna: nie wystarczy znaleźć jeden zgodny wiersz w tabeli. Trzeba wychwycić choć jeden sprzeczny przypadek, a następnie upewnić się, że błąd nie wynika z wcześniejszego stopnia układu (czyli że wejścia tej bramki są rzeczywiście takie, jak w tabeli).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tablica prawdy pokazuje, jaki stan wyjścia (0 lub 1) otrzymasz dla każdej możliwej kombinacji stanów na wejściach bramki. W diagnostyce porównujesz pomiar wejść z tablicą i sprawdzasz, czy zmierzone wyjście zgadza się z wartością oczekiwaną.
Najpierw zamień napięcia na stany 0/1 (zgodnie z przyjętym progiem). Potem dla każdej bramki porównaj: (1) stan(y) wejść, (2) oczekiwane wyjście z tablicy prawdy, (3) zmierzone wyjście. Niespójność wskazuje bramkę uszkodzoną.
Bo w praktyce serwisowej mierzysz napięcie miernikiem lub sondą, a dopiero potem interpretujesz je jako stan logiczny. To uczy łączenia teorii (tablice prawdy) z praktyką pomiarową oraz uwzględniania tego, że poziomy 0/1 zależą od rodziny układów i warunków pracy.
AND daje 1 tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia są w stanie 1. XOR (dla dwóch wejść) daje 1 tylko wtedy, gdy wejścia są różne (0/1 lub 1/0). Ta różnica jest kluczowa w diagnostyce, bo często wystarczy jeden wiersz tabeli, by rozstrzygnąć, która funkcja pasuje.
Rzadziej, bo NOT ma jedno wejście i zachowuje się jak proste odwrócenie: 0→1 oraz 1→0. Błędy pojawiają się, gdy ktoś nie zauważa liczby wejść na schemacie albo interpretuje napięcia pośrednie jako poprawny stan, przez co "odwrócenie" przestaje być oczywiste.
To zależy od rodziny logicznej (np. TTL lub CMOS) i napięcia zasilania. W zadaniach egzaminacyjnych progi zwykle wynikają z treści lub są "oczywiste" z wartości w tabeli (blisko 0 V i blisko zasilania). Jeśli progi nie są podane, należy zachować ostrożność w interpretacji.
Sprawdź, czy to nie błąd interpretacji wejść: czy stan na wejściu bramki jest poprawny i stabilny oraz czy nie wynika z uszkodzenia wcześniejszego stopnia. W zadaniach testowych pojedyncza, jednoznaczna niespójność zwykle wystarcza do wskazania bramki, ale w praktyce warto wykonać pomiary kontrolne.
Częstą awarią jest zwarcie/rozwarcie w strukturze wyjściowej, co "przykleja" wyjście do masy albo do zasilania. Wtedy niezależnie od wejść wyjście pozostaje stałe. W tabeli widać to jako brak reakcji na zmiany wejść, co jest silną przesłanką niesprawności elementu.
Schemat pokazuje, które sygnały są wejściami danej bramki i skąd pochodzą. Dzięki temu możesz rozróżnić: błąd w samej bramce (wejścia poprawne, wyjście błędne) od błędu "przeniesionego" z poprzedniego bloku (wejście już jest błędne, więc wyjście też).
Ćwicz trzy kroki: (1) szybkie rysowanie tablic prawdy AND/OR/XOR/NAND/NOR/NOT, (2) zamianę napięć na 0/1, (3) sprawdzanie zgodności wejście→wyjście bramka po bramce. Pomaga też praca z sondą logiczną i analizą prostych układów kombinacyjnych.
info

Statystycznie 65% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "W tym zestawie pomiarów niespójność dotyczy bramki AND."

Źródła:

  • David Money Harris, Sarah L. Harris, "Digital Design and Computer Architecture", rozdział o bramkach logicznych i tablicach prawdy, Morgan Kaufmann (kolejne wydania).
  • Thomas L. Floyd, "Digital Fundamentals", rozdziały o bramkach logicznych, poziomach logicznych i testowaniu układów cyfrowych, Pearson (kolejne wydania).
  • All About Circuits, "Logic Gates" (tablice prawdy i opis działania), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-3/logic-gates/ (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • podręcznik do techniki cyfrowej (tablice prawdy, rodziny TTL/CMOS, progi logiczne)
  • karty katalogowe popularnych układów bramek (np. serie CMOS/TTL) – interpretacja poziomów wejściowych/wyjściowych
  • ćwiczenia laboratoryjne z pomiarów stanów logicznych miernikiem i sondą logiczną

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego