Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексор (электроника)
Мультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать несколько входов к одному выходу. Демультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать один вход к нескольким выходам.
Содержание
- 1 Устройство
- 2 Описание мультиплексора с помощью булевой функции
- 3 Функциональная схема мультиплексора
- 4 Демультиплексор
Устройство
Рис. 1. Мультиплексор на 2 входа
Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Коммутатор обслуживает управляющая схема, в которой имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие).
Рис. 2. Функциональная схема мультиплексора на 2 входа
Рис. 3. Функциональная схема мультиплексора на 4 входа
Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных выходов n и числом адресных входов m действует соотношение n=2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m, то мультиплексор называют неполным.
Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, то есть могут блокировать действие всего устройства.
Мультиплексоры бывают
- Нормальнозамкнутые - размыкаются при срабатывании
- Нормальноразомкнутые - замыкаются при срабатывании
Рис. 4.
Можно ли сократить количество проводов? Одновременно по каждому проводнику от любого датчика передаём состояние. Возьмем один провод и будем последовательно подключать все датчики и определять их состояние.
Рис. 5.
Используем временное разделение, то есть осуществляем мультиплексирование канала (мультиплексор - устройство, в котором используется временное разделение). Обратное преобразование называется демультиплексированием, а устройство - демультиплексор.
Условно-графическое изображение предоставлено на Рис.1. S - управляющий вход. Если S=0, то Y = x0, если S=1, то Y = x1. x0 и x1 - информационные входы, S - информационный выход.
На рисунке 2 представлен мультиплексор на 4 входа.
- Y = x0 если S0 = 0, S1 = 0
- Y = x1 если S0 = 0, S1 = 1
- Y = x2 если S0 = 1, S1 = 0
- Y = x3 если S0 = 1, S1 = 1
Описание мультиплексора с помощью булевой функции
Данная БФ описывает работу мультиплексора на 4 входа
Функциональная схема мультиплексора
На рисунке 3 представлена функциональная схема мультиплексора, где E - вход стробирования (вход разрешения работы). Время задержки будет:
- Максимальное время задержки: tзад = tзадИ + tзадНЕ + tзадИЛИ
- tзадX0/Y = tзадИ + tзадНЕ + tзадИЛИ
- tзадX3/Y = tзадИ + tзадИЛИ
Рис. 6. Временные диаграммы
При tИЛИ < tзад выход определяется конкретной реализацией. Для избежания ПП в самой схеме можно:
- Поставить повторитель и таким образом компенсировать tзадНЕ
- Заблокировать выход схемы на время ПП (подавать 0) - использовать стробирующий импульс (необходим вход стробирования).
Мультиплексор стробирования
Мультиплексор служит для логического соединения, а так же для коммутирования сигнала (например, аналогового). Также может использоваться для логического соединения.
Демультиплексор
Демультиплексор на 4 выхода
Функциональная схема демультиплексора на 4 выхода
Демультиплексор — устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS. Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2m для двоичных демультиплексоров или n=3m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2m для двоичных демультиплексоров или n<3m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, 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.
Сигнал, приходящий на Х будет на обоих выходах Y0 и Y1 сразу и исчезнет только через
tзадmax = tзадНЕ + tзадИ
tзад = tзадИ + tзадНЕ + tзадИЛИ
Демультиплексор осуществляет обратное преобразование мультиплексору.
Позиционный код
двоичный код
| a3 | a2 | a1 | a0 | HEX |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 8 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 9 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | a |
| 1 | 0 | 1 | 1 | b |
| 1 | 1 | 0 | 0 | c |
| 1 | 1 | 0 | 1 | d |
| 1 | 1 | 1 | 0 | e |
| 1 | 1 | 1 | 1 | d |
Предполагается, что любой разряд имеет соответствующий вес:
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6 |
"1" ставится в соответствующий разряд, число "8" в данной разрядной сетке представить не получится.
Инверсионный позиционный код
В данном коде значение задаётся позицией "0", а не "1"
Позиционный двоично-десятичный код
0000001000 - "3"
0000100000 - "5"
