Мультиплексоры

Мультиплексор – это функциональный узел, осуществ-ляющий подключение (коммутацию) одного из нескольких вхо-дов данных к выходу. Номер выбранного входа соответствует коду, поданному на адресные входы мультиплексора. Аналогично дешифраторам, мультиплексоры бывают полными и неполными. В мультиплексоре имеются информационные, адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие). Разре-шающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращи-вания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, т. е. могут блокировать действие всего устройства. Мультиплексоры обозначают как MUX (от англ. multiplexor) или MS (от англ. multiplexor selector). Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Рассмотрим функционирование четырехвходового мультиплексора (4→1), который условно изображен в виде коммутатора(рис.21.1,а), а состояние его входов D1, D2, D3, D4 и выхода Y приведено на рис. 21.1, б. Исходя из таблицы,можно записать следующее уравнение: Y = D0(40 41) + D1(A0 41) + D2(40 A1) + D3(A0A1). (21.1)

Рис.21.1. Упрощенное представление мультиплексора в виде коммутатора (а) и таблица состояний мультиплексора (б) 

 

На рис. 21.2 показаны условное графическое обозначение и реализация такого устройства.

 На рис. 21.3 изображена функциональная схема ИС типа K155КП5. В ее основе лежит логический элемент DD1, который работает так: на его выход передается с инверсией сигнал, равный сумме частных произведений входных сигналов ЛЭ "И". На каждую схему "И" подается входной сигнал с одного из каналов информации (входы D0 – D7) и одна из комбинаций сигналов, подаваемых на адресные входы 1, 2, 4. Двоичный номер канала X1, X2, X4, подаваемый на входы 1, 2, 4 определяет, сигнал какого из каналов информации D(X2, X1, X0) будет передан на выход. Например, на входе четвертого ЛЭ "И" действует сигнал, равный D4X4X2X1. Если на адресные входы подать код 1002 , то единичное значение примет только один набор переменных X1, X2, X4 для четвертого канала – X4X2X1. Поэтому только сигнал D4 умножается на 1 и пропускается на выход ИС с инверсией.

Мультиплексор можно использовать в качестве универсального логического элемента для реализации любой функции с числом переменных, равным числу адресных входов мультиплексора.

При этом на входы D0 – D7 (для КП5) подаются либо логический 0, либо логическая единица с инверсией по отношению к выходной переменной в таблице истинности (номер набора совпадает с номером входа). Входные сигналы подаются на адресные входы.

Такой способ реализации ЛЭ может дать экономию при использовании микросхем. Условные графические обозначения некоторых мультиплексоров приведены на рис. 21.4 а - в.

Если необходимо расширить число входов, то используют каскадное включение мультиплексоров. Принцип наращивания числа каналов основывается на использовании входов стробирования.

Схема мультиплексора с четырьмя входами (4→1), построенного на основе мультиплексоров (2→1), приведена на рис. 21.5.

В 64-канальном мультиплексоре (рис. 21.6) код X5, X4, X3 определяет номер выхода дешифратора, на котором будет действовать уровень логической 1 и, следовательно, номер MS, находящегося в рабочем состоянии (у других MS на выходе постоянно уровень логической 1). На выходе выбранного MS (с инверсией) и на выходе ЛЭ 8И-НЕ (без инверсии) будет действовать сигнал i-го канала, определяемого кодом X2, X1, X0. 

Мультиплексоры являются универсальными логическими устройствами, на основе которых создают различные комбинационные и последовательностные схемы. Мультиплексоры могут использоваться в делителях частоты, триггерных устройствах,

Рис. 21.5. Каскадное включение мультиплексоров 

сдвигающих устройствах и др.

Мультиплексоры часто используют для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный. Рис. 21.5. 64-канальный мультиплексор Для такого преобразования достаточно подать на информационные входы мультиплексора параллельный двоичный код, а сигналы на адресные входы подавать в такой п

оследовательности, чтобы к выходу поочередно подключались входы, начиная с первого и кончая последним.