Лекція 14

Тема: Мультиплексори. Демультиплексори

План.

5. Мультиплаексори: призначення, принцип дії.

6. Логічна структура мультиплексора та УГП.

7. Застосування мультиплексорів.

8. Демультиплексори: призначення, принцип дії.

9. Логічна структура демультиплексора та УГП.

Застосування демультиплексорів

1. 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.

Розглянемо логічну структуру мультиплексора 4:1, який має чотири інформаційних входи, один вихід та два адресних входи.

D₀…D₃ – інформаційні входи;

Q – вихід;

A₀, A₁ – адресні входи.

Таблица істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами, має наступний вигляд:

E	A1	A0	Q	Q’
1	Х	Х	0	1
0	0	0	D0	D0’
0	0	1	D1	D1’
0	1	0	D2	D2’
0	1	1	D3	D3’

В цій таблиці враховано, що мультиплексом зазвичай має додатковий

інверсний вихід Q’ та вхід дозволу роботи Е. Якщо на вхід дозволу роботи подати активний логічний сигнал (Е=1), вихідний сигнал мультиплексора буде постійним і не залежить від його вхідних сигналів.

Функція алгебри логіки, що описує роботу мультиплексора, має вигляд: Q = D₀A₁’A₀’E’ + D₁A₁’A₀E’ + D₂A₁A₀’E’ + D₃A₁A₀E’.

2. Умовне графічне позначення мультиплексора та логічна схема, що відповідає такій фал зображені на рисунках 14.1 та 14.2 відповідно.

Рисунок 14.1. – Умовне графічне позначення мультиплексора 4:1.

Функціонально мультиплексор складається з m елементів кон’юнкції, виходи яких об'єднані диз’юнктивно за допомогою елемента АБО з m входами. На одні входи всіх елементів кон’юнкції подаються інформаційні сигнали, а інші входи цих елементів з'єднані з відповідними виходами дешифратора з n входами.

Функціональна схема мультиплексора наведена на рис.12.2.

Рисунок 14.2. – Логічна структура мультиплексора 4:1.

З рис.14.2. видно, що мультиплексор містить дешифратор на відповідне число виходів (число виходів дешифратора визначається числом інформаційних входів мультиплексора), елементи кон’юнкції на два або на три входи кожний та елемент диз'юнкції із числом входів, рівним кількості інформаційних ліній D0 . . . Dm. Число входів елементів І може бути рівним тільки двом, однак, у багатьох випадках виникає необхідність стробувания вихідного сигналу мультиплексора імпульсами незалежного джерела. У таких випадках у структурі мультиплексора використовуються елементи І з трьома входами. Одні із входів всіх елементів кон’юнкції, в останньому випадку, поєднуються, і по цій лінії подається сигнал дозволу роботи мультиплексора (стробуючий сигнал). Наявність додаткового керуючого входу розширює функціональні можливості мультиплексора та дозволяє простіше реалізувати методи боротьби з перегонами.

З рівняння мультиплексора видно, що на його вихід буде передаватися сигнал тільки з одного входу, номер якого збігається із числом, що відповідає кодової комбінації Х1 і Х2. Якщо Х1=Х2=0, на вихід мультиплексора буде передаватися сигнал із входу D0. Коли на адресних (керуючих) входах Х1=1 і Х2=0, то на вихід буде передаватися сигнал із входу D1 і т.д.

3. 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. 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.

4. Демультиплексором називається комбінаційний цифровий пристрій, призначений для керування передачею даних від одного джерела інформації до декількох вихідних каналів.

Згідно даного визначення, демультиплексор в загальному випадку має один інформаційний вхід, n адресних входи та 2ⁿ виходів. Таблиця істинності що описує роботу демультиплексора з двома адресними входами та входом дозволу роботи Е має вигляд:

E	A1	A0	Q0	Q1	Q2	Q3
1	X	X	0	0	0	0
0	0	0	D	0	0	0
0	0	1	0	D	0	0
0	1	0	0	0	D	0
0	1	1	0	0	0	D

Такій таблиці відповідає наступна система ФАЛ:

Q₀ = DA₁’A₀’E’

Q₁ = DA₁’A₀E’

Q₂ = DA₁A₀’E’

Q₄ = DA₁A₀E’.

5. На рисунку 14.3 наведено логічну структуру демультиплексора, що задовольняє цій системі ФАЛ.

Рисунок 14.3. – Логічна схема демультиплексора.

Рисунок 14.4. – Умовне графічне позначення демультиплексора.