Коло мултиплексера и како то функционише

Израз Мултиплекер који се такође често назива „ МУКС “ или „ МПКС “ односи се на одабир једног излаза из многих доступних улаза. Професор Сханкар Балацхандран (ИИТ-М) објашњава мултиплексирање као метод преноса великог броја информационих јединица преко малог броја канала или линија, а Дигитални мултиплексер је комбинацијски логички круг који бира бинарне информације из једне од многих улазних линија и усмерава га на једну излазну линију.

У овом чланку ћемо научити како ови Мултиплексери раде, како да дизајнирамо један за наш пројекат, а такође ћемо испробати практични пример на плочи за проверу рада на хардверу.

Основе мултиплексера:

Најбољи начин за разумевање мултиплексера је гледање једнополног вишеструко позиционираног, као што је приказано доле. Овде прекидач има више улаза Д0, Д1, Д2 и Д3, али има само један излазни (излазни) пин. Командно дугме служи за одабир једног од четири доступна податка и ти подаци ће се одразити на излазној страни. На овај начин корисник може одабрати потребан сигнал између многих доступних сигнала.

Ово је обичан пример механичког мултиплексера. Али у електронском колу које укључује пребацивање велике брзине и пренос података, требали бисмо бити у могућности да веома брзо изаберемо потребни улаз користећи дигиталне склопове. Контролни сигнали (С1 и С0) раде потпуно исто, они одабиру један улаз од многих доступних на основу сигнала који им је дат. Дакле, три основна и минимална минимална термина на било којем мултиплексеру биће улазни улазни пинови, излазни пин и контролни сигнал

Улазни пинови: Ово су доступни сигнални пинови из којих треба изабрати један. Ти сигнали могу бити дигитални или аналогни сигнал.

Излазни пин: мултиплексер ће увек имати само један излазни пин. Одабрани сигнал улазног пина пружаће излазни пин.

Контролна / селекциона игла : Контролне игле се користе за одабир улазног сигнала пина. Број контролних пинова на мултиплексеру зависи од броја улазних пинова. На пример, мултиплексер са 4 улаза имаће 2 сигнална пина.

Да бисмо разумели сврху, размотримо 4-улазни мултиплексер који је приказан горе. Има два управљачка сигнала помоћу којих можемо одабрати једну од доступних четири улазне линије. Табела тачности доле илуструје статус контролних пинова (С0 и С1) за одабир потребног улазног пина.

Сада, када смо разумели основни мултиплексер, погледајмо мултиплексере са два улаза и мултиплексере са четири улаза који се најчешће користе у апликационим круговима.

Мултиплексери са 2 улаза:

Као што име сугерише за двоструке улазне мултиплексере, имат ћемо 2 улазне линије и једну излазну линију. Такође ће имати само један контролни пин за избор између доступна два улазна пина. Графички приказ мултиплексера 2: 1 приказан је испод.

Овдје су улазни пинови именовани као Д0 и Д1, а излазни пин као оут. Корисник може да изабере један од улаза који је или Д0 или Д1 помоћу контролне игле С0. Ако се С0 држи ниским (логика 0), тада ће се улаз Д0 одразити на излазном пину, а ако се улаз С0 задржи висок (логика 1), тада ће се улаз Д1 одразити на излазном пину. Табела истине која представља исто приказана је у наставку

Као што можете видети из горње табеле, када је контролни сигнал С0 0, излаз одражава вредности сигнала Д0 (означено плавом бојом), а слично када је контролни сигнал С0 једнак излаз одражава вредности сигнала Д1 (означен црвеном бојом)). Постоји неколико наменских ИЦ пакета који ће радити као мултиплексери директно из пакета, али с обзиром да покушавамо да разумемо комбинационе логичке дизајне, направимо горњи мултиплексор са 2 улаза помоћу логичких капија. Дијаграм логичког кола за исти приказан је у наставку

Логички дијаграм користи само НАНД капије и стога се лако може изградити на перф плочи или чак на плочи. Логички израз за логички дијаграм може се дати са

Излаз = С ₀ '.Д ₀ '.Д ₁ + С ₀ '.Д ₀.Д ₁ + С ₀.Д ₀.Д ₁ ' + С ₀.Д ₀.Д ₁

Овај логички израз можемо даље употребити тако што ћемо поништити уобичајене појмове, тако да логички дијаграм постаје много једноставнији и лакши за конструисање. Поједностављени логички израз дат је у наставку.

Излаз = С ₀ '.Д ₀ + С ₀.Д ₁

Мултиплексери вишег реда (4: 1 мултиплексер):

Једном када схватите рад мултиплексера 2: 1, требало би да буде лако разумјети и мултиплексор 4: 1. Само ће имати 4 улазна и 1 излазна пина са две контролне линије. Ове две контролне линије могу формирати 4 различита комбинациона логичка сигнала и за сваки сигнал ће бити изабран један одређени улаз.

Број контролних линија за било који мултиплексер може се наћи помоћу формула у наставку

2 ^{Број контролних линија} = Број улазних линија

Тако ће, на пример, мултиплексор 2: 1 имати 1 контролну линију јер је 2 ¹ = 2, а 4: 1 мултиплексер 2 контролне линије јер је 2 ² = 4. Слично томе, можете израчунати за било који мултиплексор вишег реда.

Такође је уобичајено комбиновати мултиплексере нижег реда попут 2: 1 и 4: 1 МУКС да би се формирао МУКС вишег реда попут 8: 1 мултиплексера. Сада, на пример, покушајмо да применимо мултиплексор 4: 1 помоћу мултиплексера 2: 1. Да бисмо конструисали МУКС 4: 1 користећи МУКС 2: 1, мораћемо да комбинујемо три МУКС 2: 1.

Крајњи резултат требао би нам дати 4 улазна пина, 2 контролна / бирајућа игла и један излазни пин. Да би се постигла прва два МУКС паралелно су повезана, а затим се излази та два улажу као улаз у ^трећи МУКС, као што је приказано доле.

Контролна / селекциона линија прва два МУКС-а повезана је заједно да би се формирала једна линија (С ₀), а затим се контролна линија ^3. МУКС-а користи као други контролни / селекциони сигнал. Тако коначно добијамо мултиплексер са четири улаза (В0, В1, В2 и В3) и само једним излазом (ф). Табела истине за мултиплексор 4: 1 приказана је у наставку.

Као што можете видети у горњој табели, за сваки скуп вредности добијених на пиновима управљачког сигнала (С0 и С1) добијамо различит излаз из улазних пинова на нашем излазном пину. На овај начин помоћу МУКС-а можемо одабрати један од четири доступна улазна пина за рад. Обично се ови контролни пинови (С0 и С1) аутоматски контролишу помоћу дигиталног кола. Постоје одређене наменске ИЦ-е које могу деловати као МУКС и олакшати нам посао, па ћемо их погледати.

Практична примена мултиплексера помоћу ИЦ 4052:

Увек је занимљиво практично градити и верификовати ствари тако да теорија коју учимо има више смисла. Па хајде да направимо мултиплексор 4: 1 и проверимо како то функционише. ИЦ који овде користимо је МЦ14052Б који у себи има два 4: 1 мултиплексера. Изводи ИЦ-а приказани су испод

Овде су пинови Кс0, Кс1, Кс2 и Кс3 четири улазна пина, а пин Кс је одговарајући излазни пин. Контролне иглице А и Б користе се за одабир потребног улаза на излазни пин. Вдд пин (пин 16) мора се спојити на напон напајања који је + 5В, а Всс и Вее пин морају бити уземљени. Вее пин је за активирање који је активни ниски пин, па га морамо уземљити да бисмо омогућили овај ИЦ. МЦ14052 је аналогни мултиплексер, што значи да се улазни пинови такође могу напајати променљивим напоном, а исти се може добити и преко излазних пинова. Доња ГИФ слика показује како ИЦ даје променљиви улазни напон на основу датих контролних сигнала. Улазни пинови имају напон 1,5 В, 2,7 В, 3,3 В и 4,8 В, који се такође добија на излазном пину на основу датог управљачког сигнала.

Такође можемо да склопимо ово коло преко табле и да проверимо да ли ради. Да бих то урадио, користио сам два тастера као улазе за контролне пинове А и Б. И користио сам низ потенцијалних комбинација разделника како бих обезбедио променљиве напоне за пинове 12, 14, 15 и 11. Излазни пин 13 повезан је ЛЕД. Променљиви напони који се испоручују на ЛЕД-у довешће до промене осветљености на основу управљачких сигнала. Састав једном изграђен изгледаће отприлике овако у наставку

Комплетан радни видео кола се такође може наћи на дну ове странице. Надам се да сте разумели рад Мултиплексера и да знате где да их користите у својим пројектима. Ако имате било каквих мисли или недоумица, оставите их у одељку за коментаре испод и потрудићу се да одговорим на њих. Форуме такође можете користити да бисте решили своје техничке недоумице и поделили своје знање међу осталим члановима ове заједнице.