Демультиплексоры

Демультиплексором (DMX или DMS) называют функцио-нальный узел, который обеспечивает передачу цифровой инфор-мации, поступающей по одной линии, на несколько выходных линий. Выбор выходной линии осуществляется при помощи сигналов, поступающих на адресные входы. Таким образом, демультиплексор выполняет преобразование, обратное действию мультиплексора. Аналогично мультиплексорам, демультиплексоры бывают полными и неполными. Рассмотрим функционирование демультиплексора, имею-щего четыре выхода, состояние его входов и выходов приведено в таблице (рис. 21.6, а). Из этой таблицы следует: Y0 = D(А0А1); Y1 = D(A0А1); Y2 = D(А0A1); Y3 = D(A0A1). (21.2) т. е. реализовать такое устройство можно так, как показано на рис. 21.6, б. Для наращивания числа выходов демультиплексора ис-пользуют каскадное включение демультиплексоров. В качестве примера (рис. 21.7) рассмотрим построение демультиплексоров с 16 выходами (1→16) на основе демультиплексоров с 4 выходами (1→4). При наличии на адресных шинах А0 и А1 нулей информационный вход X подключен к верхнему выходу DMX и в зависимости от состояния адресных шин А2 и А3 он может быть подключен к одному из выходов DMX1. Так, при А2 = А3 = 0 вход X подключен к Y3. При A0 = 1 и A1 = 0 вход X подключен к DMX2, в зависимости от состояния А2 и А3 вход соединяется с одним из выходов Y4 → Y7 и т. д. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешиф-раторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплек-сор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы – ИД. 

Рис.21.6. Таблица состояний демультиплексора (а) и его реализация на логических элементах (б)

Дешифратор типа К155ИД3 может быть использован как демультиплексор, т.е. функциональный узел комбинационного типа, позволяющий коммутировать двоичный сигнал из одного в N каналов. При этом номер коммутируемого канала определяется адресным двоичным кодом. Так, комбинация X3, X2, X1, X0 определяет номер выхода дешифратора, который может быть скоммутирован с одним из входов E1 или E2. Например, при подаче E2=0 информация по E1 передается на соответствующий выход дешифратора. Остальные выходы постоянно находятся в состоянии логической единицы. Так, при X3, X2, X1, X0 = 0101 информация со входа «D» поступает на пятый выход дешифратора, причем в случае необходимости второй вход стробирования может быть использован для выборки ИС – дешифратора, например с целью увеличения количества коммутируемых каналов. В этом случае можно поступить так же, как и при увеличении разрядности дешифратора.  Использование ИД3  в качестве демультиплексора иллюстрируется рис. 21.8.

 

 

Рис. 21.7. Демультиплексор на 16 выходов 

Дешифратор типа К555ИД4 – два дешифратора (демультиплексора) с объединенными информационными входами DI и раздельными разрешающими входами E и G. Причем логика управления разрешающими входами одного дешифратора отличается от логики управления разрешающими входами другого дешифратора. Так, верхний дешифратор включается при E1 & E2 = 1, в то время как нижний - при G1 & G2 = 1. Это позволяет без дополнительных затрат реализовать один дешифратор 3×8. Условное графическое обозначение приведено на рис. 21.9, а на рис. 21.10, а показано включение ИС для реализации дешифратора 3×8.

Рис. 21.8. Дешифратор К155ИД3 в качестве демультиплексора

 

Рис. 21.9. ИМС К155ИД4

 

Рис. 21.10. Использование ИМС К155ИД4 в качестве:

а) дешифратора 3×8, б) демультиплексора 1×8

В этом случае объединенные входы E2 и G1 используются для подачи старшей переменной – X2, которая обеспечивает выбор верхней или нижней части дешифратора, а объединенные входы E1 и G2 используются в качестве стробирующего входа – W. Для реализации демультиплексора 1x8 используется то же включение ИС, однако на входы E2 и G1 подается входной сигнал – D, а двоичный код является адресным и определяет номер коммутируемого канала. Схема включения ИС в качестве демультиплексора 1×8 приведена на рис. 21.10, б.

При использовании КМОП-технологии можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Благодаря этому можно строить мультиплексоры-демультиплексоры, которые могут использоваться либо как мультиплексоры, либо как демультиплексоры. Мультиплексоры - демультиплексоры обозначаются через MX.

Так мультиплексор-демультиплексор К561КП1 (рис. 21.11) содержит два четырехвходовых мультиплексора  4→1, которые могут использоваться и как демультиплексоры 1→4.

Микросхема содержит один общий инверсный вход разрешения (стробирования) и два общих адресных входа. При логической 1 на входе разрешения выходы отключаются от информационных входов и переходят в высокоимпедансное состояние.

При активизации входа разрешения, т. е. при подаче на него логического 0, происходит соединение одного из информационных входов (в соответствии с кодом на адресных входах) с выходом микросхемы. Поскольку это состояние происходит при помощи двунаправленных ключей на КМОП-транзисторах, то сигнал может передаваться как со входов на выход (режим мультиплексора), так и с выхода нa входы (режим демультиплексора).

Кроме того, передаваемый сигнал может быть как аналоговым, так и цифровым. Среди выпускаемых мультиплексоров - демультиплексоров можно выделить такие, как К564КП2, К590КП1. Мультиплексоры-демультиплексоры входят в состав серий К176, К561, К591, К1564.

 

Рис. 21.11. Двунаправленный мультиплексор- демультиплексор К561КП1