Multiplekserio grandinė ir kaip ji veikia

Terminas „ Multiplekseris“, kuris taip pat paprastai vadinamas „ MUX “ arba „ MPX “, reiškia vieno iš daugelio galimų įėjimų pasirinkimą. Profesorius Shankaras Balachandranas (IIT-M) aiškina multipleksavimą kaip daugelio informacijos vienetų perdavimo mažu kanalų ar linijų skaičiumi metodą, o skaitmeninis multiplekseris yra kombinuota loginė grandinė, kuri parenka dvejetainę informaciją iš vienos iš daugelio įvesties linijų ir nukreipia jį į vieną išvesties liniją.

Šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip veikia šie multipleksoriai, kaip sukurti vieną mūsų projektui, taip pat išbandysime praktinį pavyzdį ant duonos lentos, kad patikrintumėte, ar veikia aparatinė įranga.

Multiplekserių pagrindai:

Geriausias būdas suprasti multipleksorius yra žiūrėti į vieno poliaus daugialypę padėtį, kaip parodyta žemiau. Čia jungiklyje yra keli įėjimai D0, D1, D2 ir D3, tačiau jis turi tik vieną išvesties (išvesties) kaištį. Valdymo rankenėlė naudojama norint pasirinkti vieną iš keturių galimų duomenų ir šie duomenys atsispindės išvesties pusėje. Tokiu būdu vartotojas gali pasirinkti reikiamą signalą iš daugelio galimų signalų.

Tai aiškus mechaninio multiplekserio pavyzdys. Tačiau elektroninėje grandinėje, kuri apima greitą perjungimą ir duomenų perdavimą, turėtume sugebėti labai greitai pasirinkti reikiamą įvestį naudodami skaitmenines grandines. Valdymo signalai (S1 ir S0) daro tą patį, jie pasirenka vieną įvestį iš daugelio galimų, remdamiesi jiems pateiktu signalu. Taigi trys pagrindiniai ir minimalūs bet kurio multiplekserio terminai bus įvesties įvesties kaiščiai, išvesties kaištis ir valdymo signalas

Įvesties kaiščiai: tai yra turimi signalo kaiščiai, iš kurių reikia pasirinkti vieną. Šie signalai gali būti skaitmeniniai arba analoginiai.

Išvesties kaištis: multiplekseryje visada bus tik vienas išvesties kaištis. Pasirinktą įvesties kaiščio signalą pateiks išvesties kaištis.

Valdymo / pasirinkimo kaištis: Valdymo kaiščiai naudojami įvesties kaiščio signalui pasirinkti. „Multiplexer“ valdymo kaiščių skaičius priklauso nuo įvesties kaiščių skaičiaus. Pavyzdžiui, 4 įvesties multiplekseryje bus 2 signalo kaiščiai.

Norėdami suprasti, apsvarstykime aukščiau pateiktą 4 įvesties multipleksorių. Jis turi du valdymo signalus, kuriais mes galime pasirinkti vieną iš galimų keturių įvesties linijų. Tiesos lentelė žemiau parodo valdymo kaiščių (S0 ir S1) būseną norint pasirinkti reikiamą įvesties kaištį.

Dabar, kai mes supratome pagrindinius multipleksorius, pažvelkime į 2 įvesties ir 4 įvesties multiplekserius, kurie dažniausiai naudojami taikymo grandinėse.

2 įvesties multipleksoriai:

Kaip rodo pavadinimas 2 įvesties multiplekseriams, turėsime 2 įvesties linijas ir vieną išvesties linijas. Be to, jis turės tik vieną valdymo kaištį, kurį galima pasirinkti tarp galimų dviejų įvesties kaiščių. Žemiau parodytas multiplekserio 2: 1 grafinis vaizdas.

Čia įvesties kaiščiai pavadinti D0 ir D1, o išvesties kaištis - išvestimi. Naudodamas valdymo kaištį S0, vartotojas gali pasirinkti vieną iš įėjimų, kuris yra D0 arba D1. Jei S0 laikomas žemai (logika 0), įvestis D0 atsispindės ant išvesties kaiščio, o jei įvestis S0 bus aukšta (logika 1), tada įvestis D1 atsispindės išvesties kaište. Tą patį atspindinti tiesos lentelė parodyta žemiau

Kaip matote iš aukščiau pateiktos lentelės, kai valdymo signalas S0 yra 0, išėjimas atspindi D0 signalo vertes (pažymėtas mėlyna spalva) ir panašiai, kai valdymo signalas S0 yra 1, išėjimas atspindi D1 signalo vertes (paryškintas raudonai)). Yra nedaug specialių IC paketų, kurie veiks kaip multipleksoriai tiesiai iš paketo, tačiau kadangi mes stengiamės suprasti kombinacinius logikos dizainus, pastatykime pirmiau minėtą 2 įvesties tankintuvą naudodami loginius vartus. Toliau parodyta to paties logikos schema

Loginėje schemoje naudojami tik NAND vartai, todėl ją galima lengvai pastatyti ant tobulos lentos ar net ant duonos lentos. Loginę logikos diagramos išraišką gali pateikti

Išėjimas = S ₀ '. D ₀ '. D ₁ + S ₀ '. D ₀.D ₁ + S ₀.D ₀.D ₁ ' + S ₀.D ₀.D ₁

Mes galime toliau paprasčiausiai šią Būlio išraišką, naudodami bendrųjų terminų panaikinimą, kad loginė diagrama taptų daug paprastesnė ir lengvai sukonstruojama. Supaprastinta loginė išraiška pateikiama toliau.

Išėjimas = S ₀ '. D ₀ + S _0. D ₁

Aukštesnio lygio multipleksoriai (4: 1 multiplekseriai):

Supratę, kaip veikia multiplekseris 2: 1, taip pat turėtų būti nesunku suprasti ir multipleksatorių 4: 1. Tiesiog jis turės 4 įvesties kaiščius ir 1 išvesties kaiščius su dviem valdymo linijomis. Šios dvi valdymo linijos gali suformuoti 4 skirtingus kombinuotus loginius signalus ir kiekvienam signalui bus pasirinkta po vieną konkretų įėjimą.

Bet kurio „Multiplexer“ valdymo linijų skaičių galite rasti naudodami toliau pateiktas formules

2 ^{Valdymo linijų} skaičius = Įvesties linijų skaičius

Taigi, pavyzdžiui, 2: 1 multiplekseryje bus 1 valdymo linija, nes 2 ¹ = 2, o 4: 1 multiplekseryje bus 2 valdymo linijos, nes 2 ² = 4. Panašiai galite apskaičiuoti bet kokio aukštesnio laipsnio tankintuvus.

Taip pat įprasta derinti prie žemesnės eilės tankintuvų, tokių kaip 2: 1 ir 4: 1 MUX, kad būtų suformuoti aukštesnės eilės MUX, pvz., 8: 1 multipleksoriai. Pavyzdžiui, pabandykime įdiegti multipleksorių 4: 1 naudodami multiplekserį 2: 1. Norėdami sukurti 4: 1 MUX naudodami 2: 1 MUX, turėsime kartu sujungti tris 2: 1 MUX.

Galutinis rezultatas turėtų mums suteikti 4 įvesties kaiščius, 2 valdymo / pasirinkimo kaiščius ir vieną išvesties kaištį. Pasiekti pirmieji du MUX yra sujungti lygiagrečiai, o po to iš šių dviejų išėjimo yra paduoda kaip įvestas į 3 ^-oje MUX, kaip parodyta žemiau.

Pirmųjų dviejų MUX valdymo / pasirinkimo linija sujungiama kartu ir sudaroma viena linija (S ₀), o tada 3 ^-iojo MUX valdymo linija naudojama kaip antrasis valdymo / pasirinkimo signalas. Taigi galiausiai gauname multipleksorių su keturiais įėjimais (W0, W1, W2 ir W3) ir tik vienu išėjimu (f). Tiesa lentelė 4: 1 Multiplexer yra parodyta žemiau.

Kaip matote aukščiau pateiktoje lentelėje, kiekvienam valdymo signalo kaiščiams (S0 ir S1) pateikiamam vertės rinkiniui gauname skirtingą išvestį iš mūsų išvesties kaiščio įvesties kaiščių. Tokiu būdu mes galime naudoti MUX, norėdami pasirinkti vieną iš galimų keturių įvesties kaiščių, su kuriais norite dirbti. Paprastai šie valdymo kaiščiai (S0 ir S1) bus valdomi automatiškai naudojant skaitmeninę grandinę. Yra tam tikras specialus IC, kuris gali veikti kaip MUX ir palengvinti mums darbą, todėl pažvelkime į juos.

Praktinis multiplekserio diegimas naudojant IC 4052:

Visada įdomu praktiškai susikurti ir patikrinti dalykus, kad mūsų išmokta teorija būtų prasmingesnė. Taigi pastatykime multipleksorių 4: 1 ir patikrinkime, kaip jis veikia. IC, kurį čia naudojame, yra MC14052B, kurio viduje yra du multipleksoriai 4: 1. IC kištukai parodyti žemiau

Čia kaiščiai X0, X1, X2 ir X3 yra keturi įvesties kaiščiai, o kaištis X yra jo atitinkamas išvesties kaištis. Valdymo kaiščiai A ir B naudojami norint pasirinkti reikiamą įvestį į išvesties kaištį. Vdd kaištis (16 kaištis) turi prisijungti prie maitinimo įtampos, kuri yra + 5 V, o Vss ir Vee kaiščiai turėtų būti įžeminti. „Vee“ kaištis skirtas įgalinti, kuris yra aktyvus žemas kaištis, todėl turime jį įžeminti, kad įjungtumėte šį IC. „MC14052“ yra analoginis multiplekseris, reiškiantis, kad įvesties kaiščiai taip pat gali būti tiekiami su kintama įtampa ir tą patį galima gauti ir išvesties kaiščiais. Žemiau pateiktame GIF paveikslėlyje parodyta, kaip IC išleidžia kintamą įėjimo įtampą pagal pateiktus valdymo signalus. Įvesties kaiščių įtampa yra 1,5 V, 2,7 V, 3,3 V ir 4,8 V, kuri taip pat gaunama išvesties kaište, atsižvelgiant į duotą valdymo signalą.

Mes taip pat galime surinkti šią grandinę per duonos lentą ir patikrinti, ar jie veikia. Norėdami tai padaryti, aš naudoju du mygtukus, kurie yra valdymo kaiščių A ir B. įėjimai. Ir panaudojau galimų daliklių derinių seriją, kad kintama įtampa 12, 14, 15 ir 11 kaištims būtų užtikrinta. LED. Šviesos diodui tiekiama kintama įtampa leis keisti ryškumą, atsižvelgiant į valdymo signalus. Vieną kartą sukurta grandinė atrodys maždaug taip žemiau

Pilnas darbo vaizdo grandinė taip pat galima rasti šio puslapio apačioje. Tikiuosi, kad supratote „Multiplexers“ darbą ir žinote, kur juos naudoti savo projektuose. Jei turite kokių nors minčių ar abejonių, palikite jas komentarų skiltyje žemiau ir aš visomis išgalėmis stengsiuosi į jas atsakyti. Forumus taip pat galite naudoti norėdami išspręsti savo technines abejones ir pasidalinti savo žiniomis tarp kitų šios bendruomenės narių.