В электронике , A мультиплексор (или мультиплексор ; пишется иногда как мультиплексор ), также известный как селектор данных , является устройством , которое осуществляет выбор между несколькими аналоговым или цифровыми входными сигналами и передают выбранный входом на одной выходной линию. [1] Выбор направлен на отдельный набор цифровых входов, известных как линии выбора. Мультиплексор входов имеет строки выбора, которые используются для выбора, какую входную строку отправить на выход. [2]
Мультиплексор позволяет нескольким входным сигналам совместно использовать одно устройство или ресурс, например, один аналого-цифровой преобразователь или одну среду передачи данных , вместо того, чтобы иметь одно устройство на каждый входной сигнал. Мультиплексоры также могут использоваться для реализации логических функций нескольких переменных.
И наоборот, демультиплексор (или демультиплексор ) - это устройство, принимающее один вход и выбирающее сигналы выхода совместимого мультиплексора , который подключен к одному входу и общей линии выбора. Мультиплексор часто используется с дополнительным демультиплексором на принимающей стороне. [1]
Электронный мультиплексор можно рассматривать как переключатель с несколькими входами и одним выходом , а демультиплексор - как переключатель с одним входом и несколькими выходами . [3] Схематическое обозначение мультиплексора представляет собой равнобедренную трапецию с длинной параллельной стороной, содержащей входные контакты, и короткой параллельной стороной, содержащей выходной контакт. [4] На схеме справа показан мультиплексор 2: 1 слева и эквивалентный переключатель справа. Провод подключается нужный вход к выходу.
Приложения [ править ]
Одно из применений мультиплексоров - это экономия подключений по одному каналу путем подключения одного выхода мультиплексора к одному входу демультиплексора. Изображение справа демонстрирует это преимущество. В этом случае стоимость реализации отдельных каналов для каждого источника данных выше, чем стоимость и неудобство предоставления функций мультиплексирования / демультиплексирования.
На принимающей стороне канала передачи данных обычно требуется дополнительный демультиплексор , чтобы разбить единичный поток данных обратно на исходные потоки. В некоторых случаях удаленная система может иметь более широкие функциональные возможности, чем простой демультиплексор; и хотя демультиплексирование все еще происходит технически, оно никогда не может быть реализовано дискретно. Это будет иметь место, например, когда мультиплексор обслуживает несколько пользователей IP- сети; а затем подает непосредственно в маршрутизатор , который немедленно считывает содержимое всей ссылки в свой процессор маршрутизации ; а затем выполняет демультиплексирование в памяти, откуда он будет преобразован непосредственно в разделы IP.
Часто мультиплексор и демультиплексор объединяются в единое оборудование, которое называют просто мультиплексором . Оба элемента схемы необходимы на обоих концах линии передачи, поскольку большинство систем связи передают данные в обоих направлениях .
В аналоговой схеме мультиплексор - это особый тип аналогового переключателя, который соединяет один сигнал, выбранный из нескольких входов, с одним выходом.
Цифровые мультиплексоры [ править ]
В конструкции цифровых схем провода переключателя имеют цифровое значение. В случае мультиплексора 2-к-1, логическое значение 0 будет подключаться к выходу, а логическое значение 1 будет подключаться к выходу. В более крупных мультиплексорах количество контактов переключателя равно, где - количество входов.
Например, для 9–16 входов потребуется не менее 4 контактов переключателя, а для 17–32 входов потребуется не менее 5 контактов переключателя. Двоичное значение, выраженное на этих контактах селектора, определяет выбранный входной контакт.
Мультиплексор 2-к-1 имеет логическое уравнение, где и - два входа, - вход селектора, а - выход:
Что можно выразить в виде таблицы истинности :
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Или, проще говоря:
| 0 | А |
| 1 | B |
Эти таблицы показывают, когда тогда, но когда тогда . Простая реализация этого мультиплексора 2 к 1 потребует 2 логических элемента И, логического элемента ИЛИ и элемента НЕ. Хотя это математически правильно, прямая физическая реализация будет подвержена условиям гонки, которые потребуют дополнительных шлюзов для подавления. [5]
Мультиплексоры большего размера также распространены и, как указано выше, требуют контактов селектора для входов. Другие распространенные размеры: 4 к 1, 8 к 1 и 16 к 1. Поскольку цифровая логика использует двоичные значения, используются степени двойки (4, 8, 16), чтобы максимально контролировать количество входов для заданного количества входов селектора.
Мультиплексор 4 к 1
Мультиплексор 8 к 1
Мультиплексор 16 к 1
Логическое уравнение для мультиплексора 4: 1:
Следующий мультиплексор 4 к 1 состоит из буферов с 3 состояниями и вентилей И (вентили И действуют как декодер):
Нижние индексы на входах указывают десятичное значение двоичных управляющих входов, через которые этот вход пропускается.
Объединение мультиплексоров [ править ]
Мультиплексоры большего размера могут быть созданы с использованием мультиплексоров меньшего размера, объединяя их в цепочку. Например, мультиплексор 8-к-1 может быть выполнен с двумя мультиплексорами 4-к-1 и одним мультиплексором 2-к-1. Два выхода мультиплексора 4-к-1 подаются на 2-к-1 с контактами селектора на 4-к-1, подключенными параллельно, что дает общее количество селекторных входов до 3, что эквивалентно 8-к. -1.
Список микросхем, обеспечивающих мультиплексирование [ править ]
В серии 7400 есть несколько микросхем, содержащих мультиплексоры:
| IC No. | Функция | Состояние выхода |
|---|---|---|
| 74157 | Quad 2: 1 мультиплексор. | Выход такой же, как и данный вход |
| 74158 | Quad 2: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
| 74153 | Двойной мультиплексор 4: 1. | Выход такой же, как вход |
| 74352 | Двойной мультиплексор 4: 1. | Выход инвертирован входом |
| 74151A | 8: 1 мультиплексор. | Доступны оба выхода (т. Е. Дополнительные выходы) |
| 74151 | 8: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
| 74150 | 16: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
Цифровые демультиплексоры [ править ]
Демультиплексоры принимают один вход данных и несколько входов выбора, и у них есть несколько выходов. Они направляют входные данные на один из выходов в зависимости от значений входов выбора. Демультиплексоры иногда удобны для разработки логики общего назначения, потому что, если вход демультиплексора всегда истинный, демультиплексор действует как двоичный декодер . Это означает, что любая функция битов выбора может быть построена путем логической операции ИЛИ с правильным набором выходов.
Если X - вход, S - селектор, а A и B - выходы:
Список микросхем, обеспечивающих демультиплексирование [ править ]
В серии 7400 есть несколько микросхем, содержащих демультиплексоры:
| № IC (7400) | № IC (4000) | Функция | Состояние выхода |
|---|---|---|---|
| 74139 | Двойной демультиплексор 1: 4. | Выход инвертирован входом | |
| 74156 | Двойной демультиплексор 1: 4. | Выход - открытый коллектор | |
| 74138 | 1: 8 демультиплексор. | Выход инвертирован входом | |
| 74238 | 1: 8 демультиплексор. | ||
| 74154 | 1:16 демультиплексор. | Выход инвертирован входом | |
| 74159 | CD4514 / 15 | 1:16 демультиплексор. | Выход - открытый коллектор и такой же, как и вход |
Мультиплексоры как PLD [ править ]
Мультиплексоры также могут использоваться как программируемые логические устройства , в частности, для реализации логических функций. Любая логическая функция от n переменных и одного результата может быть реализована с помощью мультиплексора с n входами селектора. Переменные связаны с входами селектора, а результат функции, 0 или 1, для каждой возможной комбинации входов селектора связан с соответствующим входом данных. Это особенно полезно в ситуациях, когда решающим фактором является стоимость, для модульности и простоты модификации. Если одна из переменных (например, D ) также доступна в инвертированном виде, достаточно мультиплексора с n -1 входами селектора; входы данных подключены к 0, 1, D или ~ D, в соответствии с желаемым выходом для каждой комбинации входов селектора. [6]
См. Также [ править ]
- Мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM)
- Обратный мультиплексор
- Мультиплексирование
- Мультиплексирование с кодовым разделением
- Мультиплексирование с частотным разделением каналов
- Мультиплексирование с временным разделением
- Мультиплексирование с разделением по длине волны
- Статистическое мультиплексирование
- Чарлиплексинг
- Приоритетный кодировщик
- Правило 184 , клеточный автомат, в котором каждая ячейка действует как мультиплексор значений из двух соседних ячеек.
- Статистический мультиплексор
Ссылки [ править ]
- ^ a b Дин, Тамара (2010). Сеть + Путеводитель по сетям . Дельмар. С. 82–85. ISBN 978-1423902454.
- ^ Debashis, De (2010). Базовая электроника . Дорлинг Киндерсли. п. 557. ISBN. 9788131710685.
- ^ Lipták, Бел (2002). Справочник приборостроителя: Технологическое программное обеспечение и цифровые сети . CRC Press. п. 343. ISBN 9781439863442.
- ^ Харрис, Дэвид (2007). Цифровой дизайн и компьютерная архитектура . Пенроуз. п. 79. ISBN 9780080547060.
- ^ Кроу, Джон и Барри Хейс-Гилл (1998) Введение в цифровую электронику, стр. 111-113
- ^ Дональд Э. Ланкастер (1975). Поваренная книга TTL . Ховард В. Самс и Ко, стр. 140–143.
Дальнейшее чтение [ править ]
- М. Моррис Мано; Чарльз Р. Кайм (2008). Основы логики и компьютерного дизайна (4-е изд.). Прентис Холл . ISBN 978-0-13-198926-9.
Внешние ссылки [ править ]
- Словарное определение мультиплексора в Викисловаре
- СМИ, связанные с мультиплексорами, на Викискладе?
