11 Мультиплексоры

11.1 Назначение и принцип работы

Назначение мультиплексоров (от англ. Multiplexer – MUX – многократный) – коммутировать в нужном порядке входную информацию, поступающую с нескольких шин, на одну выходную. Мультиплексор имеет несколько информационных входов D₀, D₁,…,D_{N - 1}, адресные входы A₀, A₁,… A_{N - 1}, вход для подачи стробирующего сигнала C и один выход D0 ( ). Причем количество входов N и число адресных шин n связаны соотношением N = 2ⁿ. Входные информационные сигналы DI – Data Input – будем сокращенно именовать D. Стробирующий сигнал мультиплексора выбирает один из входов и подключает его к входу (селектирует входную шину). Основу мультиплексора составляет линейный дешифратор, выходы которого объединены по ИЛИ. Логическая функция, которую реализует мультиплексор:

На рисунке 11.1, а приведена принципиальная схема простейшего мультиплексора-селектора вида «две линии к одной» (2:1).

Собственно мультиплексор выполнен на двух логических ячейках И, выполняющих роль дешифратора, и одной ячейки ИЛИ, логически суммирующих выходные сигналы дешифратора. Адрес выбранного направления определяется сигналом А: при А = 0 работает верхняя ячейка И и входной сигнал Х1 появляется на выходе D0, при А = 1 включена нижняя ячейка И и на выходе появляется сигнал Х2. Синхросигнал управляет работой ячеек в дешифраторе. При = 1 работа дешифратора запрещена, на выходе D0 устновлен лог 0. При = 0 ячейки дешифратора активизированы. Информация проходит на выход с того входа, двоичный код которого указан на адресных входах. Кроме того, вход позволяет наращивать разрядность дешифратора по числу входов. Условное графическое изображение простейшего мультиплексора приведено на рисунке 11.1, б.

а − принципиальная схема; б − условное изображение

Рисунок 11.1 – Мультиплексор – селектор вида 2:1

11.2 Мультиплексоры ттл

Мультиплексоры ТТЛ, как самостоятельные изделия, широко представлены во многих сериях (К155, К133, К555, К531, К1533 и др.). Строятся они на основе линейных дешифраторов, как было показано выше, и отличаются по числу информационных и адресных входов, наличием или отсутствием стробирующего входа, характером выходных сигналов (прямые, инверсные или парные).

Микросхема К555КП11 (КП14, КП16) – четыре мульти-плексора,организованных для мультиплексирования двух каналов в один ( ) с общим дешифратором адреса.

Рисунок 11.2 –Условное графическое обозначение ИС:

а − К555КП11; б − функциональная схема

На рисунке 11.2, а, б представлены функциональная схема и условное графическое обозначение ИС К555 КП11. Всостав микросхемы входит четыре мультиплексора , аналогичных показанному на рисунке 11.1. Отличие состоит в том, что разрешающий вход здесь заменен входом Е, обеспечи-вающим перевод выходов мультиплексора в высокоимпедансное состояние Z. Когда на входе Е уровень лог.1 все выходы находятся в третьем состоянии, рабочий режим обеспечивается уровнем лог. 0 на этом входе. Выбор канала производится с помощью адресной шины А. При нулевом уровне адреса подключены шины D₀, при уровне лог. 1 на выход поступают сигналы с шин D₁.

МикросхемаК555КП13 – четыре мультиплексора, органи-зованных для мультиплексирования двух каналов в один ( , с общим дешифратором адреса. В отличие от ИС К555 КП11, она имеет на выходе регистр хранения информации, выполненный на двухтактных синхронных триггерах типа «M-S» («ведущий-ведомый»). Запись информации в выходной регистр производится в момент среза тактирующего импульса на входе С (перепад 1/0).

Микросхема К555 КП2 – это два мультиплексора с общими адресными входами А, В выбора канала и раздельными входами выбора одного из мультиплексоров 1 и 2 (рисунок 11.3). Каждый мультиплексор реализует следующую функцию:

.

Двоичный код, который набран на адресных входах, разрешающий работу одного из информационных входов каждого мультиплексора. Сигнал с выбранного информационного входа появляется на выходе только при наличии на стробирующем входе данного мультиплексора сигнала низкого уровня.

Рисунок 11.3 – Логическая структура ½ мултиплексора

а −К555КП2; б − условное графическое изображение

Микросхемы К555КП7 и К555КП15– имеют организацию мультиплексирования восьми каналов в один. Они имеют восемь информационных входов D0 – D7, три адресных входа A, B, C, разрешающий вход Е, и прямой D и инверсный выход . Функциональная схема и условное графическое обозначение ИС К555КП15 приведено на рисунке 11.4, б. В отличие от К555 КП7, этот мультиплексор имеет три состояния выхода. Закон функционирования мультиплексора:

Сигнал с выбранного информационного входа появится на выходе при низком уровне разрешающего сигнала , при высоком уровне сигнала на обоих выходах установится состояние Z.

Микросхема К155КП1 имеет 16 информационных входов D0  D15 и четыре управляющихвхода А, B, C, D, разрешающий вход V и один инверсный выход (рисунок 11.4, а). В зависимости от цифровой комбинации на управляющих входах сигналы с соответствующего информационного входа проходят в инвертированном виде на выход микросхемы. Передача информации возможна, если на разрешающий вход действует напряжение низкого уровня.

Рисунок 11.4 – Условное графическое изображение:

а − ИС К155КП1; б − ИС К555КП15

При высоком уровне на разрешающем входе схема блокируется и на выходе микросхемы возникает напряжение высокого уровня.