11.3 Наращивание разрядности мультиплексоров
Максимальное число информационных входов одного мультиплексора равно 16. Увеличить число мультиплексируемых линий можно путем наращивания разрядности. Основные способы решения этой задачи: построение мультиплексорной структуры пирамидального типа (мультиплексорное дерево) и объединение нескольких мультиплексоров с помощью внешних логических элементов. На рисунке 11.5 показан вариант мультиплексора 64:1, выполненного на четырех мультиплексорах К555 КП1 и мультиплексоре К555 КП2. Мультиплексоры управляются шестиразрядным адресным кодом A5 A0. Младшие разряды кода адреса A3A2A1A0 подаются в параллельном виде на адресные входы первой ступени, два старших разряда A5A4 являются адресами выходной ступени. Двоичный код A9 – A0 указывают номер входа, который подключен к выходу каждого входного мультиплексора. Код A5A4 указывает номер той микросхемы первой ступени, выход которой подключен к общему выходу Y мультиплексора.
Рисунок 11.5 – Мультиплексор 64:1 на четырех мультиплексорах К555КП1 и мультиплексоре К555КП2 (1/2)
На приведенной структурной схеме не указаны разрешающие входы V мультиплексоров.Общее число информационных входов Nвх пирамидального мультиплексора равно произведению числа входов одного мультиплексора N1 на количество мультиплексоров n первой ступени: Nвх = n N1. Для получения больших значений Nвх необходимо увеличивать число ступеней преобразования. Рост числа ступеней преобразования приводит к пропорциональному возрастанию времени задержки появления сигнала на выходе.
11.4 Мультиплексоры КМОП
КМОП-мультиплексоры строятся на основе дешифраторов и двунаправленных вентильных ключей. Разомкнутые ключи обеспечивают практически полный разрыв цепи, так как токи утечки ничтожно малы (менее 1 нА). В замкнутом состоянии сопротивление вентильных ключей мало (около 80 Ом) и мало зависит от проходящего сигнала.
Поэтому ключ хорошо проводит как аналоговые, так и импульсные сигналы и в прямом и в обратном направлениях. В связи с этим мультиплексоры можно использовать как демультиплексоры.
Микросхема К564КП1 (рисунок 11.6) – двойной четырехканальный мультиплексор. Функциональная схема состоит из общей схемы управления, представляющий собой преобразователь логических уровней входных управляющих сигналов, дешифратора 2:4 и восьми двунаправленных ключей, разделенных на две синхронно работающих группы по четыре ключа в каждой.
Управление осуществляется по двум адресным входам А и В и разрешающему входу . При наличии на входе низкого уровня любой из четырех возможных комбинаций на входах А и В соответствует один открытый канал в каждом мультиплексоре одновременно. При подаче на вход высокого уровня все ключи размыкаются, каналы – закрыты. Вход имеет абсолютный приоритет перед любым другим входом управления. В мультиплексорах использован модифицированный ключ (рисунок 11.7). Кроме основных транзисторов VT1 и VT2 в ней введен дополнительный ключ VT3, VT4 и управляющий транзистор VT5. Благодаря использованию в мультиплексоре модифицированного ключа сопротивление открытого канала мало и имеет слабую зависимость от изменения входного сигнала в диапазон коммутируемых напряжений UП1…UП2. Питание осуществляется от двух источников питания. Разность напряжения UП2 – UП1 должна быть не более 15 В. Это позволяет коммутировать сигналы с амплитудой до 15 В, лежащие в диапазоне UП2 UП1.
Например, питание может быть «0 +15 В», « – 7, 5 В +7, 5 В», « – 3 В +3 В», « ‑10 В +5 В». В диапазоне этих питающих напряжений можно располагать коммутируемый сигнал. Максимальный допустимый ток через открытый ключ не более 10 мА.
Рисунок 11.6 –Условное графическое обозначение:
а − ИС К564КП1; б − функциональная схема
Рисунок 11.7 – Принципиальная схема канала
Микросхема К564КП2 – восьмиканальный мульти-плексор, предназначенный для переключения цифровых и аналоговых сигналов (рисунок 11.8).Функциональная схема состоит из преобразователя логических уровней, дешифраторов и восьми двунаправленных аналоговых ключей. Управление вентильными ключами производится выходными сигналами дешифратора, которые вырабатываются под воздействием трехразрядного двоичного кода А В С. Нормальная работа микросхемы обеспечивается при нулевом напряжении на разрешающем входе V, при лог. 1 выходные ключи разомкнуты. Неискаженная передача аналоговых сигналов обеспечивается выбором питающих напряжений и схемой их подключения. Для питания микросхемы имеются три вывода. Ножка 8 служит общим выводом, 16 – «+ЕП» и 7 – «– ЕП».
Максимальное напряжение, прикладываемое к двум выводам микросхемы, не должно превышать 15 В.
Рисунок 11.8 – Условное обозначение К564КП2