Мультиплексор - Википедия - Multiplexer

Схема мультиплексора 2-к-1. Его можно приравнять к управляемому переключателю.

Схема демультиплексора 1-2. Как и мультиплексор, его можно приравнять к управляемому переключателю.

В электроника, а мультиплексор (или же мультиплексор; иногда пишется как мультиплексор), также известный как селектор данных, это устройство, которое выбирает между несколькими аналог или же цифровой входные сигналы и перенаправляет выбранный вход в единственную линию вывода.^[1] Выбор направлен на отдельный набор цифровых входов, известных как линии выбора. Мультиплексор ${ Displaystyle 2 ^ {п}}$ входы ${ displaystyle n}$ выберите строки, которые используются для выбора, какую входную строку отправить на выход.^[2]

Мультиплексор позволяет нескольким входным сигналам совместно использовать одно устройство или ресурс, например, один аналого-цифровой преобразователь или одно сообщение среда передачи вместо одного устройства на каждый входной сигнал. Мультиплексоры также могут использоваться для реализации Логические функции нескольких переменных.

И наоборот, a демультиплексор (или же демультиплексор) представляет собой устройство, принимающее один вход и выбирающее сигналы выхода совместимого мультиплексор, который подключен к одиночному входу и общей строке выбора. Мультиплексор часто используется с дополнительным демультиплексором на принимающей стороне.^[1]

Электронный мультиплексор можно рассматривать как несколько входов, один выход коммутатор, а демультиплексор как один вход, несколько выходов выключатель.^[3] Схематическое обозначение мультиплексора - это равнобедренная трапеция с более длинной параллельной стороной, содержащей входные штыри, и короткой параллельной стороной, содержащей выходной штырь.^[4] На схеме справа показан мультиплексор 2-к-1 слева и эквивалентный переключатель справа. В ${ displaystyle sel}$ провод соединяет желаемый вход с выходом.

Экономия затрат

Основная функция мультиплексора: объединение нескольких входов в один поток данных. На приемной стороне демультиплексор разделяет единый поток данных на несколько исходных сигналов.

Одно из применений мультиплексоров - это экономия подключений по одному каналу путем подключения одного выхода мультиплексора к одному входу демультиплексора. Изображение справа демонстрирует это преимущество. В этом случае стоимость реализации отдельных каналов для каждого источника данных выше, чем стоимость и неудобство обеспечения функций мультиплексирования / демультиплексирования.

На приемном конце канал передачи данных дополнительный демультиплексор обычно требуется, чтобы разбить один поток данных обратно на исходные потоки. В некоторых случаях удаленная система может иметь более широкие функциональные возможности, чем простой демультиплексор; и хотя демультиплексирование все еще происходит технически, оно никогда не может быть реализовано дискретно. Это было бы типично, когда: мультиплексор обслуживает несколько IP пользователи сети; а затем подает прямо в маршрутизатор, который немедленно считывает содержимое всей ссылки в ее маршрутизация процессор; а затем выполняет демультиплексирование в памяти, откуда он будет преобразован непосредственно в разделы IP.

Часто мультиплексор и демультиплексор объединяются в единый блок оборудования, который обычно называют «мультиплексором». Оба элемента схемы необходимы на обоих концах линии передачи, потому что большинство систем связи передают в оба направления.

В аналоговая схема Конструкция мультиплексора представляет собой специальный тип аналогового переключателя, который соединяет один сигнал, выбранный из нескольких входов, с одним выходом.

Цифровые мультиплексоры

В цифровая схема конструкции, провода переключателя имеют цифровое значение. В случае мультиплексора 2: 1 логическое значение 0 будет подключать ${ displaystyle scriptstyle I_ {0}}$ к выходу, в то время как логическое значение 1 будет подключать ${ displaystyle scriptstyle I_ {1}}$ к выходу.В больших мультиплексорах количество контактов селектора равно ${ displaystyle scriptstyle left lceil log _ {2} (n) right rceil}$ куда ${ displaystyle scriptstyle n}$ количество входов.

Например, для 9–16 входов потребуется не менее 4 контактов переключателя, а для 17–32 входов потребуется не менее 5 контактов переключателя. Двоичное значение, выраженное на этих контактах селектора, определяет выбранный входной контакт.

Мультиплексор 2-к-1 имеет логическое уравнение куда ${ displaystyle scriptstyle A}$ и ${ displaystyle scriptstyle B}$ два входа, ${ displaystyle scriptstyle S_ {0}}$ это вход селектора, а ${ displaystyle scriptstyle Z}$ это вывод:

${ Displaystyle Z = (A клин neg S_ {0}) vee (B клин S_ {0})}$

Мультиплексор 2 к 1

Что можно выразить как таблица истинности:

${ displaystyle scriptstyle S_ {0}}$	${ displaystyle scriptstyle A}$	${ displaystyle scriptstyle B}$	${ displaystyle scriptstyle Z}$
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Или, проще говоря:

${ displaystyle scriptstyle S_ {0}}$	${ displaystyle scriptstyle Z}$
0	А
1	B

Эти таблицы показывают, что когда ${ displaystyle scriptstyle S_ {0} = 0}$ тогда ${ Displaystyle scriptstyle Z = A}$ но когда ${ displaystyle scriptstyle S_ {0} = 1}$ тогда ${ Displaystyle scriptstyle Z = B}$. Прямая реализация этого мультиплексора 2 к 1 потребует 2 логических элемента И, логического элемента ИЛИ и элемента НЕ. Хотя это математически правильно, прямая физическая реализация может быть условия гонки которые требуют дополнительных ворот для подавления.^[5]

Мультиплексоры большего размера также распространены и, как указано выше, требуют ${ displaystyle scriptstyle left lceil log _ {2} (n) right rceil}$ селекторные штифты для ${ displaystyle n}$ входы. Другие распространенные размеры: 4 к 1, 8 к 1 и 16 к 1. Поскольку цифровая логика использует двоичные значения, используются степени двойки (4, 8, 16) для максимального управления количеством входов для заданного количества входов селектора.

• 

  Мультиплексор 4 к 1

• 

  Мультиплексор 8 к 1

• 

  Мультиплексор 16 к 1

Булево уравнение для мультиплексора 4: 1:

${ Displaystyle Z = (A клин neg {S_ {0}} клин neg S_ {1}) vee (B клин S_ {0} клин neg S_ {1}) vee (C клин neg S_ {0} клин S_ {1}) vee (D клин S_ {0} клин S_ {1})}$

Следующий мультиплексор 4-к-1 состоит из Буферы с 3 состояниями и вентили AND (вентили AND действуют как декодер):

Схема мультиплексора 4: 1 с использованием 3 входов И и других вентилей

Индексы на ${ displaystyle scriptstyle I_ {n}}$ Входы указывают десятичное значение двоичных управляющих входов, через которые этот вход проходит.

Объединение мультиплексоров

Мультиплексоры большего размера могут быть созданы с использованием мультиплексоров меньшего размера, соединяя их вместе. Например, мультиплексор 8-к-1 может быть выполнен с двумя мультиплексорами 4-к-1 и одним мультиплексором 2-к-1. Два выхода мультиплексора 4-к-1 подаются на 2-к-1 с контактами селектора на 4-к-1, подключенными параллельно, что дает общее количество селекторных входов до 3, что эквивалентно 8-к. -1.

Список микросхем, обеспечивающих мультиплексирование

Печатки S54S157

В 7400 серии имеет несколько микросхем, содержащих мультиплексоры:

Цифровые демультиплексоры

Демультиплексоры принимают один вход данных и несколько входов выбора, и у них есть несколько выходов. Они перенаправляют входные данные на один из выходов в зависимости от значений входов выбора. Демультиплексоры иногда удобны для разработки логики общего назначения, потому что если вход демультиплексора всегда верен, демультиплексор действует как двоичный декодер Это означает, что любая функция битов выбора может быть построена путем логического ИЛИ правильного набора выходов.

Если X - вход, S - селектор, а A и B - выходы:

${ Displaystyle А = (Икс клин neg S)}$

${ Displaystyle В = (Х клин S)}$

Пример: однобитный демультиплексор с 1 на 4 линии

Список микросхем, обеспечивающих демультиплексирование

Fairchild 74F138

В 7400 серии имеет несколько микросхем, содержащих демультиплексоры:

Мультиплексоры как PLD

Мультиплексоры также могут использоваться как программируемые логические устройства, в частности, для реализации логических функций. Любая логическая функция от п переменных и один результат можно реализовать с помощью мультиплексора с п селектор входов. Переменные связаны с входами селектора, а результат функции, 0 или 1, для каждой возможной комбинации входов селектора связан с соответствующим входом данных. Это особенно полезно в ситуациях, когда решающим фактором является стоимость, для модульности и простоты модификации. Если одна из переменных (например, D) также доступен инвертированный, мультиплексор с п-1 вход селектора достаточно; входы данных подключены к 0, 1, D, или ~D, в соответствии с желаемым выходом для каждой комбинации входов селектора.^[6]

Смотрите также

• Мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии (DSLAM)
• Обратный мультиплексор
• Мультиплексирование
  • Мультиплексирование с кодовым разделением
  • Мультиплексирование с частотным разделением каналов
  • Мультиплексирование с временным разделением
  • Мультиплексирование с разделением по длине волны
  • Статистическое мультиплексирование
  • Чарлиплексинг
• Приоритетный кодировщик
• Правило 184, а клеточный автомат в котором каждая ячейка действует как мультиплексор для значений из двух соседних ячеек
• Статистический мультиплексор

Рекомендации

дальнейшее чтение

• М. Моррис Мано; Чарльз Р. Кайм (2008). Основы логики и компьютерного дизайна (4-е изд.). Prentice Hall. ISBN  978-0-13-198926-9.

внешняя ссылка

• Словарное определение мультиплексор в Викисловарь
• СМИ, связанные с Мультиплексоры в Wikimedia Commons