Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексоры и демультиплексоры Мультиплексоры Мультиплексор (распределитель данных) – комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один выходной канал. Другими словами, мультиплексор принимает несколько цифровых сигналов, выбирает один их них и передает на выход. Как следует из определения, мультиплексор имеет две группы входов: информационные и адресные. Код, подаваемый на адресные входы, определяет, какой из информационных входов в данный момент подключен к выходу. Так как n-разрядный двоичный код может принимать 2n значений, то при количестве адресных входов мультиплексора равном n, число его информационных входов должно быть равно 2n. Мультиплексор обычно снабжают дополнительным инверсным выходом ( Q ) и входом разрешения работы ( E ). Если на вход разрешения ( E ) подан сигнал «логическая 1» ( E = 1), то выходной сигнал мультиплексора постоянен и не зависит от его входных сигналов. Функция алгебры логики (ФАЛ), описывающая работу 4-входного мультиплексора, имеет вид: Q = D0 A1 A0 E + D1 A1 A0 E + D2 A1 A0 E + D3 A1 A0 E . Логическая схема мультиплексора (на примере ИС типа 555КП7), соответствующая этой ФАЛ, показана на рисунке 54. • • А0 • • • • • D1 D2 • & • • D0 • 1 & • • • • • Q • • • • D3 E & • • • А1 • • & • Рисунок 54 – Логическая схема мультиплексора с 4-мя входами Q Условно графическое изображение мультиплексора информационными входами показано на рисунке 55. D0 с 4-мя MU Q D1 D2 D3 A0 A1 Q E Рисунок 55 – Условное графическое изображение мультиплексора с 4-мя входами Таблица истинности, отражающая работу мультиплексора с 4-мя информационными входами (рисунки 54, 55) приведена ниже (таблица 12). Таблица 12 Таблица истинности мультиплексора E A1 A0 Q Q 1 X X 1 D0 D0 1 D1 D1 1 D2 D2 1 1 D3 D3 На основе мультиплексоров с 4-мя информационными входами можно построить так называемое мультиплексорное дерево, например, мультиплексорное устройство с 16-ю информационными входами (рисунок 56). Устройство содержит мультиплексоры первого и второго уровней. Мультиплексоры первого уровня управляются младшими разрядами адресного слова, мультиплексоры второго уровня – старшими разрядами адресного слова. Данным способом можно построить мультиплексорное устройство с любым необходимым количеством входов. При этом следует помнить, что мультиплексоры одного уровня должны иметь одинаковое количество информационных входов. Число информационных входов мультиплексоров разных уровней может быть различным. X0 D0 X1 MUX D1 X2 D2 X3 Q D3 A0 A1 X4 D0 MUX X5 D1 X6 D2 X7 • X8 D1 A0 A1 A3 A4 D0 MUX X9 D2 Z D3 Q A0 A1 D1 X10 D2 X11 Q D3 • • X12 A0 A1 D0 X13 MUX D1 X14 D2 X15 A1 D0 MUX D3 • A0 Q Q D3 • • A0 A1 Рисунок 56 – Схема мультиплексорного дерева с 16-ю информационными входами Демультиплексоры При передаче информации от нескольких источников по общему каналу с разделением по времени требуются не только мультиплексоры, но и демультиплексоры – устройства, распределяющие информацию, полученную из одного канала между несколькими приёмниками. Демультиплексор – комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от одного источника информации в несколько выходных каналов. Как следует из определения, демультиплексор в общем случае имеет один информационный вход ( D ), n адресных входов ( A0 , A1 ,... An−1 ) и 2n выходов. Таблица истинности, описывающая работу демультиплексора с двумя адресными входами ( A0 , A1 ) и входом разрешения работы ( E ) приведена ниже (таблица 13). Таблица 13 Таблица истинности демультиплексора E 1 A1 X A0 X Q0 Q1 Q2 Q3 1 1 1 1 D D D D Система ФАЛ, соответствующих приведённой выше таблице истинности, имеет следующих вид: Q0 = D A1 A0 E = D ↓ A1 ↓ A0 ↓ E ; Q1 = D A1 A0 E = D ↓ A1 ↓ A0 ↓ E ; Q2 = DA1 A0 E = D ↓ A1 ↓ A0 ↓ E ; Q3 = DA1 A0 E = D ↓ A1 ↓ A0 ↓ E . Логическая схема демультиплексора, удовлетворяющая приведённой выше системе ФАЛ, показана на рисунке 57. • A0 • • • • • • • D • • • • • • Q1 Q1 Q2 Q2 & • • • & • Q0 Q0 & • • E • • • • A1 & • • Q3 Q3 Рисунок 57 – Логическая схема демультиплексора с 4-мя информационными выходами Условное графическое изображение демультиплексора, логическая схема которого представлена на рисунке 57, показано на рисунке 58. DMUX D Q0 Q0 Q1 E Q1 Q2 A0 Q2 Q3 A1 Q3 Рисунок 58 – Условное графическое изображение демультиплексора При необходимости увеличения числа выходов можно использовать демультиплексорное дерево – структуру, которая является зеркальным отражением мультиплексорного дерева (см. выше рисунок 56). При этом демультиплексор первого уровня также управляется младшими разрядами адресного слова, а демультиплексоры второго уровня – его старшими разрядами (рисунок 59). • 1 A0 A1 D DMUX Q0 E A0 A1 E Q1 A0 Q2 A1 Q3 Q1 • Q2 Q3 • • • D DMUX Q0 E Q1 A0 Q2 A1 Q3 D DMUX Q0 E Q1 A0 Q2 • A1 Q3 • D DMUX Q0 • A2 A3 D DMUX Q0 • E Q1 A0 Q2 A1 Q3 Рисунок 59 – Схема демультиплексорного дерева с 16-ю выходами Следует отметить, что для построения демультиплексорного дерева входящие в его состав демультиплексоры должны быть обязательно снабжены входами разрешения работы (входами стробирования).