Przedstawiony na rysunku symbol graficzny oznacza bramkę logiczną
A. NAND
B. OR
C. AND
D. NOR
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2022 (arkusz EE.08-SG-22.06).
Symbol z płaską lewą krawędzią i zaokrągloną prawą częścią oznacza bramkę AND, czyli bramkę iloczynu logicznego. Dla dwóch wejść działa ona tak, że na wyjściu pojawia się stan 1 tylko wtedy, gdy oba wejścia mają stan 1. Można to zapisać jako $Y=A\cdot B$. Jeżeli choć jedno wejście ma 0, wyjście też będzie 0. To bardzo ważna zasada w technice cyfrowej, bo bramki AND stosuje się np. w układach blokad, sterowaniu sygnałem zezwolenia, dekoderach adresów, prostych sterownikach oraz w warunkach typu: urządzenie ma zadziałać dopiero wtedy, gdy spełnione są wszystkie wymagania. Moim zdaniem najłatwiej zapamiętać AND jako logiczne i: sygnał A i sygnał B muszą być aktywne. W dokumentacji technicznej warto też zwracać uwagę na standard zapisu symboli, np. IEC 60617 albo ANSI/IEEE, bo w praktyce spotyka się różne style rysowania bramek. Tu nie ma kółka negacji na wyjściu, więc nie jest to NAND ani NOR. Nie ma też charakterystycznie wygiętej lewej strony, więc nie jest to OR.
W tym zadaniu kluczowe jest rozpoznanie kształtu symbolu, a nie tylko skojarzenie, że chodzi o jakąś bramkę logiczną. Pokazana bramka ma prostą, płaską stronę po lewej, do której dochodzą wejścia, oraz półokrągłą stronę po prawej, gdzie znajduje się wyjście. Taki symbol odpowiada bramce AND, czyli iloczynowi logicznemu. Jej wyjście przyjmuje 1 dopiero wtedy, gdy wszystkie wejścia mają wartość 1. W praktyce jest to zachowanie typu warunek A i warunek B muszą być spełnione jednocześnie. Częsty błąd polega na pomyleniu jej z NAND. NAND wygląda bardzo podobnie do AND, ale ma małe kółko na wyjściu, które oznacza negację. To kółko jest naprawdę istotne, bo zmienia funkcję układu na przeciwną: dla dwóch jedynek na wejściu NAND da 0. Podobnie NOR też ma kółko negacji, ale jego podstawowy kształt wywodzi się od OR, czyli ma bardziej zaokrągloną, wklęsłą stronę wejściową. Sama bramka OR również ma inny obrys niż AND; jej lewa część jest zakrzywiona, a nie płaska. Z mojego doświadczenia uczniowie często patrzą tylko na liczbę wejść, a to za mało. Dobre praktyki w czytaniu schematów cyfrowych mówią, żeby sprawdzać trzy rzeczy: kształt korpusu bramki, obecność albo brak kółka negacji oraz kierunek przepływu sygnału. Dzięki temu łatwiej uniknąć pomyłek przy analizie układów TTL, CMOS czy prostych schematów sterowania.