7 faktů o multiplexeru a demultiplexeru: Průvodce pro začátečníky!

• Definice a přehled multiplexeru
• Provoz a analýza
• Implementace booleovské funkce pomocí MUX
• DEMUX
• Aplikace MUX-DEMUX

Definice:

Digitální multiplexer je zařízení, které přijímá více než jeden vstup a výstup jednoho vybraného data. Stejně jako sčítač a odečítač je multiplexor také kombinačním zařízením.

Je také identifikován jako selektor dat, protože vybírá jeden z několika vstupů a odesílá jej na výstup pomocí řídicího signálu nebo volicích linek. Pokud má typický MUX 2n vstupní řádky, pak bude n vybrat řádky. Bitová kombinace vybraných řádků určuje, který výstup bude produkován.

2: 1 MUX Definice:

MUX 2: 1 znamená, že multiplexer má dva vstupy a jeden výstup. Má také jeden výběrový řádek jako S. Pokud S = 0, horní brána AND jsou ZAPNUTÁ a I0 se objeví na o / p, a pokud S = 1, dolní brána AND je ON a I1 se objeví na o / p. MUX funguje jako přepínač, který vybere jeden ze dvou dostupných vstupů.

4: 1 MUX Definice:

4: 1 MUX znamená, že multiplexer má čtyři vstupní linky a jednu výstupní linku. Má dva výběrové řádky jako S0 a S1. Existuje několik bran AND, které produkují výstup. Vybrané linky jsou spojeny s odpovídajícími branami AND. Výsledek bran AND je připojen k jedné bráně OR.

Pokud výběrové řádky dají binárnímu kódu 10, tj. S1 = 1 a S0 = 0, pak brána AND spojená se vstupem I2 má dva ze svých vstupů rovných hodnotě 1 a poslední je spojen s I2. Ostatní tři brány AND mají alespoň jeden vstup rovný nule, což odpovídajícím způsobem mění jejich výstup rovný nule. Tady a teď je výsledek brány OR analogický s hodnotou I2 a umožňuje určenému vstupu vypadat, jako by byl na výsledku. 

Provoz a analýza

Multiplexer je velmi podobný dekodéru. Brány AND a brány NOT přinášejí podobnost mezi dekodérem a multiplexorem. Mezitím MUX skutečně dekóduje vybrané řádky a poskytuje výstup. Multiplexer lze také zkonstruovat z dekodéru. Pokud jsou 2n vstupní linky - každá brána AND spojena s dekodérem n až 2n, obvod bude fungovat jako multiplexer.

Velikost multiplexeru závisí na vstupních řádcích dat, které jsou 2n, a na jednom výstupním vedení. Počet řádků pro výběr bude n pro mux 2n vstupního řádku. Stejně jako dekodér může mít multiplex také vstupní linku pro povolení. Výstupy budou deaktivovány, pokud je vstup povolení v neaktivním stavu. Když je aktivační kolík v aktivním stavu, MUX bude fungovat jako obvykle.

Existují účinné techniky, které mají být zodpovědné za logiku výběru několika bitů. Pokud jsou obvody multiplexeru kombinovány se standardními vstupy pro výběr, lze implementovat četný výběr bitů. K implementaci je na následujícím obrázku zobrazen čtyřnásobný multiplexer 2: 1.

Zde má obvod čtyři multiplexery a jsou to 2: 1 multiplexer. Výstup Y0 lze zvolit ze vstupu A0 nebo B0. Podobně lze výstup Y1 zvolit ze vstupu A1 nebo B1 a pokračuje po zbytek obvodu. Vybrat linky S vybere jednu z linek pro každý z multiplexorů. Aby bylo možné provozovat multiplexery, musí být aktivační vstup v aktivním stavu.

Ačkoli má obvod pro provoz multiplexer 2: 1, vypadal jako obvod, který vybíral kohokoli ze dvou 4bitových sad datové linky. Nyní, když je povolená hodnota 0 a řádek výběru je také 0, mohou se jako výstup objevit čtyři vstupy. Pokud je s = 1, pak se ve výsledku objeví vstupy B. Výsledky budou 0, když je aktivační kolík nastaven na 0, bez ohledu na hodnotu vybraných řádků.

Implementace booleovské funkce pomocí MUX

Booleovské funkce lze také implementovat pomocí multiplexerů. Minimální členy funkce lze generovat v multiplexeru s obvodem spojeným s výběrovými řádky. Datové vstupy mohou vybrat samostatné minimální termíny. Takto je možné implementovat n proměnných funkcí pro multiplexer vstupních datových linek 2n a n select lines. Vstupní datové řádky budou použity pro každé min. Období.

K dispozici je také efektivnější způsob implementace booleovského výrazu. Funkce n proměnných může být implementována s multiplexorem majícím n-1 řádků. První proměnná n-1 se používá jako výběrové vstupy. Zbývající proměnná operace se používá pro datové vstupy. Pokud každý datový vstup označuje zbývající proměnnou, mux bude a, a ', 1 nebo 0.

Můžeme si vzít příklad booleovské algebry.

F (a, b, c) = ∑ (1, 2, 3, 4)

Funkci tří proměnných lze implementovat pomocí MUX 4: 1, jak je znázorněno níže.

Dvě proměnné, a a b, se aplikují na výběrové řádky v určitém pořadí. A je spojeno se vstupem S1 a b je spojeno se vstupem S0. Pravdivostní tabulka funkce určuje hodnoty pro vstupní řádky MUX. Když ab = 00, výstup F se rovná c jako F = 0, když c = 0 a F = 1, když c = 1. Datový vstup 0 vyžaduje vstup pro proměnnou c.

Multiplexer funguje určitým způsobem. Když je hodnota ab nula, pak se na výstupu objeví datový vstup 0. Výstup se tedy rovná c. Datové linky 1, 2, 3 rovněž vyžadovaly vstupy a lze je určit obdobně. Vstupy jsou odvozeny z funkce F a vstupy jsou ab = 01, 10, 11. Podle tohoto vysvětlení můžeme zjistit vstupy pro datové linky.

Tento příklad ukazuje typické kroky k implementaci booleovských funkcí skládajících se z n proměnných pomocí multiplexeru s n - 1 výběrovým řádkem a 2n-1 datovým řádkem. Tabulka pravdivosti booleovské funkce je popsána na začátku. Primární n-1 proměnné daného procesu jsou aplikovány na výběrový vstup MUX. Výstup se počítá jako funkce poslední proměnné pro každou jednotlivou kombinaci výběrových řádků. Tento proces má specifickou sadu hodnot. Hodnota funkce může být 0 nebo 1, nebo proměnné nebo doplněk proměnných.

Nyní si vezměme příklad významnější booleovské funkce.

F (A, B, C, D) = ∑ (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15)

Multiplexer může implementovat tuto booleovskou funkci se třemi vybranými linkami a osmi vstupními linkami (v zásadě 8: 1 MUX). Na obrázku je zobrazen MUX.

Nyní by první proměnná, která je A, měla být připojena k výběrovému řádku S2, aby se ujistilo, že z odpovídajících výběrových řádků pro B a C se stanou S1 a S0. Pravdivostní tabulka funkce je znázorněna, jak již bylo zmíněno dříve. Hodnoty vstupních řádků pro MUX se počítají z této tabulky pravdivosti. Číslo datového řádku je určeno binárními kombinacemi proměnné ABC.

Pokud ABC = 101, pak F přijde jako D. Z tohoto lze vypočítat, že datový vstupní řádek 5 přijímá vstup jako D. Logika 0 a logika 1 jsou dvě pevné hodnoty. Logická 0 znamená logickou nízkou nebo ekvivalentní zemi a logická 1 znamená logickou vysokou nebo vstupní napájecí signál.

Tři státní brány

Konstrukce multiplexoru je možná pomocí třístavových bran. Tři stavové brány jsou digitální obvody, které mohou pracovat ve třech stavech. Dva z těchto tří stavů jsou obvykle 0 a 1 a třetí stav je známý jako stav s vysokou impedancí. Ve stavu vysoké impedance logická procedura funguje jako otevřený obvod. Tři stavové brány mohou provádět všechny typy logických operací, například NOT nebo NOR. Nejběžnější použití brány se třemi stavy je jako brána vyrovnávací paměti.

Jak již bylo řečeno, multiplexery lze konstruovat pomocí třístavových vyrovnávacích pamětí. Obrázek níže popisuje implementaci multiplexeru 2: 1 se dvěma třístavovými vyrovnávací pamětí a bránou NOT. Dva výstupy jsou spojeny pro poskytnutí jediného výsledku. Když je vybraný řádek oceněn jako nula, horní pad se aktivuje a spodní se deaktivuje. Na výstupu se objeví A, a když je vybraný vstup 1, stane se obráceně a B se objeví na výsledku.

DEMUX

DEMUX nebo de-multiplexer je digitální zařízení, které dělá opak multiplexeru. Trvá jeden vstup a poskytuje více výstupů pomocí vybraných řádků. Pokud má DEMUX n vybraných linek, pak bude počet produkce 2n. Níže je uveden diagram 4: 1 DEMUX.

MUX a DEMUX Aplikace:

MUX a DEMUX mají v dnešní digitální éře význam. Některé z jejich aplikací jsou -

• Komunikační systém: MUX a DEMUX mají nejrozsáhlejší aplikace v oblasti komunikačních systémů. MUX umožňuje přenášet různé typy dat, například - audio a video, obrázky, hlasové záznamy atd. Lze multiplexovat do jednoho přenosového kanálu. Zvyšuje účinnost systému.
• Telefonní systém: Telefonní sítě potřebují MUX i DEMUX. Technologie jako – Frequency Division Multiplexing (FDM), Time Division Multiplexing (TDM), Code Division Multiple Access (CDMA) atd. jsou možné pouze díky MUX a DEMUX.
• MUX a DEMUX se také používají v logických branách pro kombinační obvody a mnoho dalších digitálních zařízení.

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –