_22Л_Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексоры

Устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, называется мультиплексором.

Название произошло от английского Multiplexer. Мультиплексоры подключают один из входных каналов к выходному под действием управляющего (адресного) кода.

Мультиплексор имеет информационные входы (D_o, D₁ ...), адресные входы (А_о,А₁,...), вход С для подачи стробирующего сигнала и один выход Q.

Символически мультиплексор можно представить многоканальным коммутатором, имеющим одностороннюю передачу данных (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема мультиплексора

Каждому информационному входу D. мультиплексора присваивается номер A, называемый адресом. При подаче синхронизирующего сигнала на вход С мультиплексор выбирает один из входов D_i, адрес которого задан двоичным кодом на адресных входах А, и подключает его к выходу Q. Число информационных входов n_инф и число адресных входов n_адр связаны соотношением

На рис. 2 изображена функциональная схема мультиплексора с четырьмя информационными входами.

Рис. 2

При отсутствии стробирующего сигнала (С=0) отсутствует разрешение работы, отсутствует связь между информационными входами и выходом Q=0. Выход является нулевым независимо от информационных и адресных сигналов. При подаче стробирующего сигнала (С = 1) на выход передается логический уровень того из информационных входов D_i, номер которого i в двоичной форме задан на адресных входах.

Так, например, при задании адреса A₁A₀ =11₂=3₁₀на выход Q будет передаваться сигнал информационного входа с адресом 3₁₀, т. е. D₂.

На схемах мультиплексора обозначаются буквами MS или MUX (MULtipleXer). В отечественных сериях микросхем мультиплексорам соответствуют буквы КП, например: К555КП2 — два мультиплексора ТТЛШ с общим дешифратором адреса канала, К564КП1 — двойной четырехканальный мультиплексор КМОП.

Максимальное число информационных входов мультиплексоров, выполненных в виде отдельных интегральных схем, равно 16. Если требуется построить мультиплексорное устройство с большим числом входов, можно объединить мультиплексоры в схему так называемого мультиплексорного дерева. Такое мультиплексорное дерево, построенное на четырехвходовых мультиплексорах, показано на рис. 3.

Схема состоит из четырех мультиплексоров первого уровня с адресными переменными А₁,А₂ и мультиплексора второго уровня с адресными переменными А₃,А₄.

Рис. 3

Мультиплексорное устройство имеет 16 входов, разбитых на четверки, которые подключены к отдельным мультиплексорам первого уровня. Мультиплексор второго уровня, подключая к общему выходу устройства выходы отдельных мультиплексоров первого уровня, переключает четверки входов. Внутри четверки требуемый вход выбирается мультиплексором первого уровня. По такой схеме, используя восьмивходовые мультиплексоры, можно построить мультиплексорное устройство, имеющее 64 входа.

Демультиплексор

Демультиплексоры выполняют операцию, обратную операции мультиплексоров — передают данные из одного входного канала в один из нескольких каналов приемников. Демультиплексор имеет один информационный вход и несколько выходов и осуществляет коммутацию входа к одному из выходов, имеющему заданный адрес (номер).

На рис. 4 показана структурная схема демультиплексора. Она включает в себя дешифратор, выходы которого управляют ключами. В зависимости от поданной на адресные входы кодовой комбинации, определяющей номер выходной цепи, дешифратор открывает соответствующий ключ, и вход демультиплексора подключается к определенному выходу.

Рис. 4. Структурная схема демультиплексора

На рис. 5 приведено обозначение демультиплексора.

Рис. 5

Объединяя мультиплексор с демультиплексором, можно построить устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов (рис.6).

Рис. 6

Таким образом, может быть выполнена любая комбинация соединений входов с выходами. Например, при комбинации значений адресных переменных

х₁ = 1, х₂ = 0, х₃ = 0, х₄ = 0

вход D₂ окажется подключенным к выходу Y_o.

Если потребуется большое число выходов, может быть построено демультиплексорное дерево.