2 Каскадування мультиплексорів. Мультиплексування шин

Мультиплексор - комутатор цифрових сигналів. Мультиплексор являє собою комбінаційний пристрій з m інформаційними, n керуючими входами й одним виходом.

Керуючі входи розподіляються на адресні та дозволяючи. Якщо мультиплексом має k адресних входів, то кількість його інформаційних входів дорівнює m = 2^k. В залежності від того, які рівні сигналів встановлені на адресних входах (який код подається), інформація з одного інформаційного входу поступає на вихід.

Мультиплексори знайшли широке застосування в обчислювальній техніці як комутатори цифрових сигналів. Вони використовуються в комп'ютерах і мікропроцесорних контролерах для комутації адресних входів динамічних оперативних запам'ятовуючих пристроїв, у вузлах об'єднання або розгалуження шин і т.д. На базі мультиплексорів можна побудувати різні комбінаційні пристрої з мінімальним числом додаткових елементів логіки.

В інтегральному виконанні мультиплексори випускають на чотири, вісім або шістнадцять входів. Каскадування дозволяє реалізувати комутацію довільного числа вхідних ліній на базі серійних мікросхем мультиплексорів меншої розрядності.

Приклад побудови схеми мультиплексора на 16 входів на основі типових чотирьохвхідних мультиплексорів показаний на рис. 5.

Рисунок 5 – Каскадування мультиплексорів

Молодші розряди адреси А₁, А₀ підключаються до адресних входів усіх мультиплексорів першого рівня, на виходах яких виробляються такі функції:

де f₀-f₁ — виходи внутрішніх дешифраторів:

F₃= А₁А₀ ; X₁₅~X₀ — вхідні змінні.

Старші розряди адреси А₃, А₂ подаються на адресні входи мультиплексора другого рівня, на виході якого формується остаточна функція

де внутрішні виходи дешифратора визначаються такими мінтермами:

Нехай, наприклад, значення адреси А₃А₂А₁А₀ = 1011₂ = 11₁₀ При цьому функція молодшої частини адреси приймає значення F₃ – А₁ А₀ = 1 і на виходах мультиплексорів першого рівня одночасно формуються сигнали

D'₀ = F₃ X₁, D'₁ = F₃ X₇,

D'₂ = F₃X₁₁ , D₃ = F₃ X₁₅.

Функція старшої частини адреси F₂' = А^А₂ = 1 забезпечує передачу на вихід значення сигналу D'₂, тобто

Мультиплексування шин — це почергове перемикання шин (груп ліній) від кількох джерел інформації до одного приймача.

Такі мікрооперації реалізуються схемами на основі мультиплексорів одиночних ліній.

При виборі кількості й типу мультиплексорів враховують:

• число комутованих шин дорівнює 2^m, де т — довжина адресного коду;

• 1-й номер входу всіх мультиплексорів служить для підключення розрядів певної однієї шини.

Схема мультиплексора чотирьох Х(n), Y(n), Z(n) і S(n) шин показана на рис. 6.

Для її побудови потрібно п двоадресних чотиривходових мультиплексорів, де n — довільна розрядність шин, що комутуються.

Рисунок 6 – Мультиплексор шин

Слід зазначити, що мультиплексори хоча, і призначені для комутації цифрових сигналів, але за допомогою мультиплексорів, виготовлених за КМОН технологією, можна комутирувати й аналогові сигнали.

Крім комутаційних функцій, мультиплексори дозволяють реалізувати комбінаційні пристрої на m (m-кількість керуючих входів) входів і на один вихід. Якщо комбінаційний пристрій, побудований на базі мультиплексора, не потребує підключення додаткових елементів логіки, він називається універсальним логічним модулем.