Które stany logiczne zadane na wejścia I1 i I2 spowodują uzyskanie na wyjściu Q1 wartości logicznej 1?
A. I1 = 1 I2 = 0
B. I1 = 0 I2 = 0
C. I1 = 1 I2 = 1
D. I1 = 0 I2 = 1
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2023 (arkusz EE.21-SG-23.06).
Poprawna odpowiedź to I1 = 1 i I2 = 1, ponieważ aby uzyskać na wyjściu Q1 wartość logiczną 1, obie bramki AND (B001 i B002) muszą mieć na swoich wejściach wartość 1. W kontekście logiki cyfrowej, bramka AND zwraca wartość 1 tylko wtedy, gdy wszystkie jej wejścia mają wartość 1. W naszym przypadku, bramka OR (B003) przekazuje na wyjście Q1 wartość 1, gdy przynajmniej jedno z jej wejść jest równe 1. W związku z tym, jeśli I1 = 1 i I2 = 1, na wejściu obu bramek AND otrzymujemy 1, co prowadzi do tego, że na wyjściu bramek AND również pojawia się wartość 1. Dopiero w tym momencie bramka OR jest w stanie wygenerować na wyjściu Q1 wartość 1. Tego typu schematy są powszechnie stosowane w projektowaniu układów cyfrowych, gdzie zrozumienie działania poszczególnych bramek logicznych jest kluczowe dla tworzenia poprawnych rozwiązań inżynieryjnych.
Aby zrozumieć, dlaczego inne stany wejściowe nie prowadzą do uzyskania wartości 1 na wyjściu Q1, należy przyjrzeć się zasadom działania bramek logicznych. W przypadku wartości I1 = 0 i I2 = 0, obie bramki AND nie otrzymują na swoich wejściach wartości 1, co skutkuje wartością 0 na ich wyjściu. Równocześnie, dla stanu I1 = 0 i I2 = 1, jedna z bramek AND także nie będzie w stanie wygenerować wartości 1, ponieważ brakuje jednego z wymagań – wartości 1 na I1. Podobnie, w scenariuszu I1 = 1 i I2 = 0, tylko jedna bramka AND będzie miała na wejściu wartość 1, co znów prowadzi do wyniku 0 na wyjściu. Kluczem do zrozumienia tych niepoprawnych odpowiedzi jest zasada, że bramka AND wymaga wszystkich swoich wejść o wartości 1, aby wygenerować wartość 1 na wyjściu. Często myli się pojęcie działania bramek AND i OR, co prowadzi do błędnych wniosków. W praktyce, projektanci układów cyfrowych muszą być świadomi specyfikacji i wymagań dotyczących bramek, aby unikać takich typowych błędów logicznych, co podkreśla znaczenie znajomości podstaw logiki cyfrowej w procesie projektowania i analizy układów.