ЛЕКЦИЯ №12

Мультиплексоры. Демультиплексоры.

План:

1. Мультиплексор.

2. Увеличение размерности мультиплексора.

3. Одноразрядный комбинационный сдвигатель кода.

4. Демультиплексор.

Ключевые слова:

Мультиплексор, коммутатор, управляющие входы, информационные входы, мультиплексор-селектор, увеличение размерность мультиплексора (наращивание входов), комбинационный сдвигатель кодов, логический модуль, демультиплексор.

Мультиплексор

Мультиплексор (коммутатор) представляет собой многовходовую комбинационную схему с одним выходом F. Входы мультиплексора делятся на информационные (x₁x_n) и управляющие (y₁y_k). Обычно 2^k=n, где k – число управляющих входов, n – число информационных входов.

Код, поступающий на управляющие входы, определяет один из информационных входов, значение переменной которого передается на выход F.

Мультиплексор реализует функцию F=x_i, если

Таблица истинности, описывает работу мультиплексора, имеющего n=4 информационных входов (x₀x₃) и k=2 управляющих входов (y₀,y₁) выглядит следующим образом:

y1	y0	x0	x1	x2	x3	F
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 Ø Ø Ø Ø Ø Ø	Ø Ø 0 1 Ø Ø Ø Ø	Ø Ø Ø Ø 0 1 Ø Ø	Ø Ø Ø Ø Ø Ø 0 1	0 1 0 1 0 1 0 1

Ø – значение информационного входа не влияет на значение F.

Условное обозначение МИХ.

Возможно наличие разрешающего входа E, при E=1 – МИХ работает как обычно, при E=0 – МИХ инвертор.

Возможно встречаются также обозначение мультиплексора-селектора MS. По ЕСКД МИХ.

Возможны различные варианты реализации МИХ.

На элементах И-НЕ.

2-х ступенчатая реализация.

МИХ построен на 2-х входовых коньюнкторах, управляемых выходами Дш, дешифрирующем управляющий код.

В интегральном исполнении применяется реализация МИХ по линейной схеме. При этом работа МИХ описывается следующим логическим уравнением:

и в соотношении с этим уравнением строится реализация схемы:

С прямыми управляющими входами.

С прямым и инверсным управляющем входом.

Мультиплексоры широко применяются в качестве коммутаторов-селекторов сигналов для преобразования параллельного кода в последовательный, построения схем генераторов, сравнения кодов и т.д.

Увеличение размерности мультиплексора

В сериях ИМС встречаются мультиплексоры “41”, “81”, “161”. Мультиплексоры не большое число входов, как правило, приходятся строить из МИХ с меньшей размерностью.

Если необходим МИХ “N₂1”, а имеется МИХ с числом входов N₁, то потребуется L ИМС, где L=|N₂/N₁|, которые совместно обеспечивают нужное число входов. Для каждой ИМС разрядность управляющего кода составит n₁=log₂N₁, разрядность управляющего кода всей схемы n=|log₂N|. Число разрядов, равное разности n₂–n₁ используется для операции поочередной передачи выходов отдельных ИМС на общий выходной канал. При этом имеет значение тип выходного каскада ИМС. Если каскад обычный, то необходим дополнительный объединяющий мультиплексор на входе схемы.

Конкретный пример:

Пусть управляющий код 11100.

На МИХ I яруса подают 100 (y₂y₁y₀), а на выход МИХ – 11.

На входах МИХ 1 яруса будут сигналы с их 4-х информационных входов, а на выходах МИХ сигнал x₃, т.е. 4 вход 4 мультиплексор, т.е. x₆.

Если мультиплексор имеет выход с тремя составляющими, то можно непосредственно объединять эти выходы, а поочередное подключение ИМС к выходной цепи осуществить с помощью дешифратора, управляющего стробирующими входами ИМС.

Недостаток этого метода: Суммирование емкостей в выходном узле, что может существенно снизить быстродействие схемы.

Мультиплексор можно использовать и для выполнения других функций.

Например: в качестве комбинационного сдвигателя.

Схема одного разряда комбинационного сдвигателя.

В полной схеме сдвигателя ко входу каждого разряда регистра RG2 подключено по такому же МИХ, информационные входы которого подключены в свою очередь к выходам нескольких разрядов RG1. На управляющие входы мультиплексоров всех разрядов подается один и тот же код.

В результате в зависимости от значения управляющего кода в i-ый разряд RG2 будет записываться содержимое различных разрядов RG1. При управляющем коде y1y0=01 данные будут передаваться в RG2 без сдвига. При y₁y₀=00 – сдвиг влево, при y₁y₀=10 и 11 – сдвиг вправо на 1 или 2 разряда.

С помощью МИХ можно реализовать также любую из логических функций от (k+1) логических переменных. В этом случае мультиплексоры используются в качестве логического модуля.

Демультиплексоры

Устройства, выполняющие функции, обратные функциям мультиплексора, называются демультиплексорами. Их основное назначение – распределение данных из одного канала между несколькими приемниками информациями.

Демультиплексор имеет один информационный вход Х, n - управляющих входов (y_n-1 y_n-2…y₀) и 2ⁿ выходов ().

Условное обозначение ДМХ.

Работа демультиплексора описывается логическими выражениями:

где m_i – минтермы и адресующих переменных.

Так, для демультиплексора «14»

Схемная реализации:

Вопросы для контроля:

1. Как работает мультиплексор?

2. Как можно увеличить размерность мультиплексора?

3. Как различаются входы мультиплексора?

4. Где можно использовать мультиплексоры?

5. Как работает демультиплексор?

Литература:

1. Схемотехника ЭВМ. Учебник для ВУЗов под редакцией Соловьева Г.Н. – М.; Высш.шк., 1985, с.112-120.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ – М.; Высш.шк., 1987, с.157-160.

3. Микропроцессоры т.2/ Под редакцией М.Н.Преснухина – М.; Высш.шк., 1986, с.121-126.

4. «Функциональные узлы цифровой автоматики» Потёмкин И.С. – М.; Энергоатомиздат, 1988г., с.96-102.