Мультиплексором называется комбинационная логическая схема, которая имеет n адресных входов, 2 n информационных входов и один выход. В такой схеме на выход передается сигнал с того информационного входа, номер которого в двоичном коде выражает комбинация, поданная на адресные входы.
Алгоритм работы мультиплексора описывается уравнением
,
где D i - сигнал на i - ом информационном входе;
K i - i-ый минтерм (i - номер минтерма, совпадающий с номером информационного входа );
i - номер информационного входа;
n- количество адресных входов.
Условное графическое изображение мультиплексора, имеющего четыре информационных входа, приведена на рисунке 2.1а), а его реализация на логических элементах на рисунке 2.1б). Мультиплексоры могут снабжаться дополнительными управляющими входом. У рассматриваемого мультиплексора имеется вход разрешения работы (передачи информации с входов на выход) Е.
При нулевом уровне сигнала на входе E на выходе устанавливается нулевой уровень вне зависимости от уровня сигналов на других входах, т.е. вход разрешения имеет приоритет. Алгоритм работы такого мультиплексора описывается уравнением
Некоторые мультиплексоры на базе КМОП двунаправленных ключей способны пропускать сигналы в обоих направлениях. Они способны коммутировать как аналоговые, так и цифровые сигналы, в них можно менять местами вход и выход. Такие микросхемы выполняют функции мультиплексора-демультиплексора.
Рисунок 2.2 Мультиплексор К564КП1
Примером может служить мультиплексор К564КП1, показанный на рисунке 2.2. Функциональная схема его состоит из общей схемы управления, представляющий собой преобразователь логических уровней входных управляющих сигналов, дешифратора 2 в 4 и восьми двунаправленных ключей, разделенных на две синхронно работающих группы по четыре ключа в каждой. Управление осуществляется по двум адресным входам А и В и разрешающему входу 
. При наличии на входе низкого уровня любой из четырех возможных комбинаций на входах А и В соответствует один открытый канал в каждом мультиплексоре одновременно. При подаче на вход высокого уровня все ключи размыкаются, каналы – закрыты. Вход имеет абсолютный приоритет перед любым другим входом управления.
Иногда числа информационных входов одного мультиплексора не хватает. Увеличить число мультиплексируемых линий можно путем наращивания разрядности. Основные способы решения этой задачи: построение мультиплексорной структуры пирамидального типа (мультиплексорное дерево) и объединение нескольких мультиплексоров с помощью внешних логических элементов.
На рисунке 2.3 показан вариант мультиплексора 64 на 1, выполненного на четырех мультиплексорах К555 КП1 и мультиплексоре К555 КП2. Мультиплексоры управляются шестиразрядным адресным кодом A5 - A0 . Младшие разряды кода адреса A3A2A1A0 подаются в параллельном виде на адресные входы первой ступени, два старших разряда A5A4 являются адресами выходной ступени. Двоичный код A9 – A0 указывают номер входа, который подключен к выходу каждого входного мультиплексора.
Код A5A4 указывает номер той микросхемы первой ступени, выход которой подключен к общему выходу Y мультиплексора. На приведенной структурной схеме не указаны разрешающие входы V мультиплексоров.
Общее число информационных входов Nвх пирамидального мультиплексора равно произведению числа входов одного мультиплексора N1 на количество мультиплексоров nпервой ступени: Nвх = n N1. Для получения больших значений Nвх необходимо увеличивать число ступеней преобразования. Рост числа ступеней преобразования приводит к пропорциональному возрастанию времени задержки появления сигнала на выходе.
Мультиплексор является универсальным логическим элементом. Эта особенность основана на использовании общих свойств переключательных функций равняться логической единице или нулю при любом числе аргументов.
Если на адресные входы мультиплексора подать входные переменные, на информационные входы – значения лог. 0 или лог. 1 в соответствии с переключательной таблицей, то на входе получим значение нулей и единиц в соответствии с программой. Например, необходимо реализовать на мультиплексорах функцию «равнозначности»:
Функция имеет уровень лог. 1 на наборах x2 x1 = 00 и x2 x1 = 11 и уровень лог. 0 на наборах x2 x1 = 01 и x2 x1 = 10 (таблица 4.1). Для реализации данной функции необходимо подать на адресные входы мультиплексора сигнала x2x1, на входы D0 и D3 – потенциал высокого уровня U1, на входы D1 и D2 - потенциалы низкого уровня U0 и на разрешающий вход V – уровень логического нуля U0, как показано на рисунке 2.4. При переборе входных адресов на выходе будет формироваться заданная переключательная функция.
Рассмотрим пример синтеза логической схемы для трех переменных на базе мультиплексора 4
1 типа К155КП2. Пусть функция задана таблицей истинности на рисунке 2.5.
Число переменных больше числа адресных входов, поэтому надо выбрать, какие переменные подавать на адресные входы. Оптимальный вариант получается, когда на адресные входы подаются переменные, встречающиеся в минимальном выражении функции наибольшее число раз. В нашем случае 
, поэтому на адресные входы следует подать переменные 
и 
(или 
). Когда нет однозначности, надо рассмотреть несколько вариантов и выбрать лучший, т.е. тот, в котором на адресные входы подается наибольшее число констант (0 или 1). Но в рассмотренном примере для наглядности решения на адресные входы подаем переменные и . Разбиваем таблицу истинности на области, в которых переменные, поданные на адресные входы не меняются.
Рисунок 2.5 Рисунок 2.6
Каждая такая область соответствует информационному входу, номер которого определяется комбинацией адресных перемененных этой области. Разбиение на области для рассматриваемой функции показано на рисунке 5.3 пунктиром.
Верхняя область соответствует входу D0 т.к. комбинация адресных переменных 
(00). Из таблицы видно, что в этой области функция равна 1 и не зависит от . Потому на вход D0 надо подать 1. В следующей области видно, что функция равна , поэтому на вход D1 надо подать . В следующей области функция равна 
и на вход D2 подается . В последней области функция не зависит от и равна 0, значит на вход D3 подается 0.
В общем случае можно считать, что на информационный вход подается некоторая функция, зависящая от переменных, не поданных на адресные входы. Эту функцию можно определить по карте Карно, составленной для данного информационного входа.
Мультиплексор, как функциональное устройство, применяется в качестве коммутатора цифровых сигналов, т.е. для передачи информации от нескольких приемников к одному источнику; может использоваться для преобразования параллельного кода в последовательный; применяется в качестве цифровых ключей (некоторые мультиплексоры КМОП могут работать как аналоговые ключи) и т.д.
Если цифровой код на адресных входах мультиплексора поочередно перебирает все комбинации двоичных переменных на адресных входах, состояние на выходе последовательно повторяет состояние всех его информационных входов (режим мультиплексирования данных). В этом режиме мультиплексор выполняет преобразование параллельного двоичного кода на информационных входах в последовательный код на его выходе.
Похожие материалы
... -- Х3 - 6 Х4 - 4 Произведем декомпозицию относительно Х3 Х4 .По этим данным рисуем схему заданной логической функции рис.2.1.Y X0 '1' X4 X3 X1 X2 Рис 2.1 Комбинационная схема на 2-х входовом мультиплексоре Y0Y1Y2Y3'1' 2.2 Разработка логического устройства управления на трех входовых мультиплексорах.Используя МДНФ из раздела 2.1 произведем декомпозицию для ...
... , т.е. для передачи информации от нескольких приемников к одному источнику; может использоваться для преобразования параллельного кода в последовательный; применяется в качестве цифровых ключей (некоторые мультиплексоры КМОП могут работать как аналоговые ключи) и т.д. Сокращенная таблица истинности содержит меньшее количество строк, чем полная. Ее составляют, когда число переменных велико и ...
... ; 6-10Пф, то Q≤15-25. Выход К565РУ3Г имеет собственную емкость СВЫХ=10пФ и работает на емкостную нагрузку до 100пФ. Поэтому по входу можно объединить до 10 микросхем памяти. 3.1.Мультиплексоры блока динамического ОЗУ. Мультиплексоры выполнены на схемах К555КП2. Таблица истинности Входы Выход E SED2 SED1 DO D1 D2 D3 D H X X X X X X L L L L ...
... іщенні, так і на вулиці, на транспорті, тобто відкриваються практично необмежені можливості! Погодитеся, це вагомий аргумент на користь безпровідних систем відеоспостереження. Простота в настройці і експлуатації стала аргументом до використання безпровідного відеоспостереження в такій несподіваній якості як відеоняня. Завдяки ній ви завжди зможете дізнатися, що робить ваша дитина, чи не задумав ...
... в телекоммуникационных сетях. Оно оптимизировано по дисперсии для работы в окне 1310 нм, хотя и дает меньшее затухание в окне 1550 нм. Волокно DSF. По мере совершенствования систем передачи на длине волны 1550 нм встает задача разработки волокна с длиной волны нулевой дисперсии, попадающей внутрь этого окна. В итоге в середине 80-х годов создается волокно со смещенной дисперсией DSF, полностью ...
0 комментариев