Мультиплексори та демультиплексори

Це КП, що призначені для комутації цифрових каналів під дією двійкового коду керуючих сигналів.

Мультиплексор (Multiplexor: MUX) призначений для передачі (комутації) сигналів від одного з кількох інформаційних входів Xi (шини даних) на один вихід. Крім інформаційних входів мультиплексор має адресні входи , двійковий код на яких визначає номер активного інформаційного входу, який треба під'єднати до виходу схеми. Отже, мультиплексор має входів і один вихід ( -число інформаційних входів; n-число адресних входів). Керований мультиплексор має ще один вхід дозволу мультиплексування E.

Для побудови мультиплексора 2ⁿ®1 потрібно мати багатовходовий ЛЕ типу І-АБО, що забезпечує передачу з інформаційної шини даних одного з 2ⁿ сигналів, а для керування комутацією - дешифратор.

Рис. 3.30 Схематичне позначення та структура мультиплексора 4-1

На рис. 3.4.а показана схема мультиплексора 4-1, що з допомогою n=2 адресних сигналів і забезпечує вибір одного з даних . Отже, логічна функція мультиплексора 4-1 має вигляд

( 3.0 )

Таку логічну залежність неважко абстрагувати для довільної кількості адрес:

( 3.0)

де – вхідні інформаційні сигнали, – мінтерми адресних змінних .

У серіях ЦТ зустрічаються мікросхеми мультиплексорів з різним числом адресних входів, найчастіше n=2,3,4,... При конструюванні пристроїв на мультиплексорах, слід мати на увазі, що в переважній більшості своїй мультиплексори комутують цифрові сигнали, хоча існують деякі мікросхеми мультиплексорів (найчастіше КМОН), які дозволяють комутувати й аналогові сигнали. Детальніше про особливості кожної конкретної мікросхеми слід ознайомитись з технічної документації на неї.

Для комутування (мультиплексування) великої кількості сигналів застосовують принцип каскадування. Приклад мультиплексування 8-ми розрядної шини даних каскадуванням двох мультиплексорів 4-1 показано на рис. 3.5.

Рис. 3.31 Синтез мультиплексора 8-1 за допомогою мультиплексорів 4-1

Розподіл шини адрес здійснено аналогічно до принципу каскадування дешифраторів (рис.3.3)

За допомогою мультиплексорів можна реалізувати безліч найрізноманітних цифрових, а у деяких випадках цифро-аналогових схем. Наприклад, на базі мультиплексорів реалізуються: КП багатьох змінних, багатоканальні комутатори цифрових та аналогових сигналів, запам'ятовувальні пристрої, генератори послідовностей двійкових чисел, тощо. Крім згаданих прикладів застосування мультиплексор можна використовувати також і для перетворення паралельного коду, який подано на інформаційні входи, в послідовний, якщо з допомогою лічильника імпульсів потактно змінювати стан адресних входів мультиплексора. Цим способом можна також виконувати послідовне опитування сигналів на інформаційних входах мультиплексора.

Демультиплексор (Demultiplexor: DMX) призначений для виконання оберненої функції мультиплексора, а саме - передачу (комутацію) сигналу з єдиного інформаційного входу на один з 2ⁿ виходів залежно від коду на n‑адресних входах. Демультиплексор можна реалізувати на дешифраторі з n‑входами, у якого вхід дозволу E використовується як інформаційний. Отже, демультиплексор - це розподілювач цифрових сигналів, керований двійковим входом.

Можливий варіант побудови демультиплексора 1-8 зображено на рис. 4.15. Паралельний код, що керує роботою демультиплексора, подають на входи дешифратора, які стають адресними, а виходи останнього під'єднують до входів кон'юнкторів.

У загальному випадку демультиплексор реалізує логічну функцію виду

( 3.0)

З'єднані між собою, другі входи кон'юнкторів утворюють інформаційний вхід Х демультиплексора. Отже, на вихід демультиплексор пропустить вхідний сигнал Х тільки через той кон'юнктор, на другому вході якого буде лог. 1, шо з'явиться з відповідного виходу дешифратора.

Рис. 3.32 Схематичне позначення та структура демультиплексора 1-8

Деякі мікросхеми ТТЛ, зокрема дешифратори К155ИД3, К155ИД4, К155ИД7, залежно від способу ввімкнення можуть працювати як демультиплексори. Функціональну дуальність мультиплексора і демультиплексора зручно використати для передачі інформаційних двійкових сигналів на відстань, наприклад, по телефонних лініях зв'язку та кабелях. В такій системі зв'язку функцію передавача-перетворювача паралельного коду в послідовний виконує мультиплексор, а функцію приймача-перетворювача послідовного коду у паралельний—демультиплексор. При наявності лінії керування обох перетворювачів забезпечується синхронна робота системи. Перевага такої системи передачі даних на відстань, незважаючи на її низьку швидкодію, полягає в економії затрат, які неминучі при паралельній передачі інформації.