3.8. Мультиплексор и демультиплексоры

Мультиплексоры называют также селекторами данных. Действие механического коммутатора, показанного на рис. 3.28, а, идентично действию селектора данных электронного мультиплексора. Вращающийся коммутатор имеет восемь входов и один единственный выход. Вращением механической ручки данные с одного любого входа (0—7) могут быть переданы на выход и будут полностью идентичны входным.

На рис. 3.28, б приведена логическая схема мультиплексора-селектора данных на восемь входов. Обозначим их как I0— I7 и единственный выход как Y. Отметим также, что имеется один L-активный вход активизации .

Рис 3.28. Механический коммутатор — аналог мультиплексора/селектора данных (а) и мультиплексор на восемь выходов (б)

Эти входы и выход представляют собой устройство, полностью аналогичное механическому коммутатору, и мы можем рассматривать вход активизации Е как общий прерыватель. Внизу на логической схеме мы обозначим выводы управления селекцией данных как S2, S1, S0. Двоичные данные, поданные на эти входы, определяют, какой из входов данных соединен с выходом.

Пример, приведенный на рис. 3.28,6, показывает, что цепь включена или активизирована L-сигналом на входе

На выводы селекции данных S2, S1, S0 подано 1012. Этот сигнал избирает вход 5, что обеспечивает передачу логической 1 с I5 на вход Y. Мультиплексор с восемью входами может быть использован для преобразования одного входного 8-разрядного слова в последовательный эшелон импульсов, переключая 3-разрядный счетчик на вводах селекции данных, что осуществляет последовательную селекцию входов (I0, I1, I2 и т. д.).

Мультиплексор-селектор данных используют также для решения сложных логических задач. Пример мультиплексорной схемы приведен на рис. 3.29.

У данной схемы два входных сигнала выбора — w и w2. Четыре возможные комбинации их значений используются для выбора одного из входов данных (х1, х2, х3 или х4), значение которого передается на выход z. Очевидно, такую же структуру будут иметь и большие мультиплексоры, в которых k входных сигналов выбора используются для соединения одного из 2k входов данных с выходом.

Типичной областью применения мультиплексоров является фильтрация данных, поступающих из множества разных источников. В частности, с помощью шестнадцати четырехвходовых мультиплексоров можно реализовать загрузку 16-разрядного регистра данных из одного из четырех источников.

Рис. 3.29. Четырехвходовый мультиплексор

Еще мультиплексоры используются в качестве базовых элементов для реалистических функций. Для примера рассмотрим функцию f определяемую таблицей истинности, приведенной на рис. 3.30. Чтобы упростить эту функцию, переменные

Рис. 3.30. Реализация логической функции на основе мультиплексора

х1 и х2 следует рассматривать отдельно, как показано на рисунке. Обратите внимание, что для каждой пары значений переменных x1 и х2 значение функции соответствует одному из четырех термов: 0, 1, х3 или . Это означает, что функцию можно реализовать с помощью четырехвходовой мультиплексорной схемы, где переменные х1 и х2 используются для выбора одного из четырех сигналов. Далее, если на входы данных подаются значения 0,1, х3 или то согласно таблице истинности, на выход мультиплексора передается значение, соответствующее функции f. Это универсальный подход. Любую функцию трех переменных можно реализовать с помощью одного четырехвходового мультиплексора. Любую функцию четырех переменных подобным же образом можно реализовать с помощью одного восьмивходового мультиплексора и т.д.

Демультиплексор, представленный на рис. 3.31, предназначен для выполнения действий, обратных действиям мультиплексора. Демультиплексор 1x8 обладает одним только входом данных D и восемью выходами (0—7). Схема имеет один L-вход активизации и три входа селекции данных В примере на рис. 3.31 имеется логическая 1 на входе D.

Цепь активизируется одним L-сигналом и входы селекции данных избирают выход 5 (1012). При этих условиях входные данные появляются на выходе 5.

Рис.3.31. Схема демультиплексора 1x8.

Соединением входов селекции данных с 3-разрядным счетчиком последовательно входящие данные могут быть распределены на восемь выходов один за другим. Мультиплексоры и демультиплексоры могут быть использованы совместно для преобразования непрерывной информации в форму последовательностей. Мультиплексор будет представлять собой эмиттер, демультиплексор — приемник, который передает данные в их начальной форме.