Мультиплексор. Демультиплексор

Мультиплексором называется электронное устройство, имеющее несколько вводов и один вывод и предназначенное для передачи информации из одного из его вводов на выход. Демультиплексором называется устройство, имеющее один ввод и несколько выводов и предназначенное для передачи поступающей на вход информации в один из его выводов. Оба устройства представляют собой электрически управляемые интегральные микросхемы, имеющие специальные входы для приема команды, (определенного кода сигналов), под действием которой происходит перераспределение информационного потока, т.е. подключение соответствующего ввода к выводу мультиплексора и ввод к соответствующему выводу в демультиплексоре.

В качестве примера рассматривается мультиплексор с четырьмя входами Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ и с одним выходом F. Кроме того, он имеет два специальных входа S₁ и S₂, на которые подаются команды управления распределением информационного потока в виде двухразрядного двоичного числа. Состояния такого мультиплексора отражены в табл. 7.17.

Таблица 7.17

Согласно этой таблице логическая функция имеет вид:

F = Х_{1 1 2} + Х_{2 1}S₂ +Х₃ S_{1 2} + Х₄ S₁S₂.

Следовательно, мультиплексор должен включать четыре трехвходовых элемента «И», два элемента «НЕ» и один четрехвходовой элемент «ИЛИ», как показано на рис. 7.40.

Рисунок 7.40. Схема мультиплексора с четырьмя входами

Участок схемы рис. 7.40 с элементами «НЕ», осуществляющий управление, аналогичный тому, который был в схеме дешифратора на рис. 7.31, обеспечивает поступление двух логических “1” одновременно только на один из четырех логических элементов “И”, через который осуществляется передача поступающей входной информации на выход мультиплексора. Рис. 7.40 иллюстрирует случай, когда на входах S₁ и S₂ мультиплексора подается команда 01. Две логические “1” системы команд поданы на элемент “И” №3. В результате только на выводе данного элемента будет логическая “1”, если она поступает на его вход. Следовательно, только эта логическая “1” будет на выводе логического элемента “ИЛИ”, включенного на выходе мультиплексора. Таким образом, на выход мультиплексора будет передана информация, поступающая на вход Х₃.

Возможные состояния демультиплексора «из 1 в 4» отображены табл. 7.18, где Х – входная информация. Как видно, логические функции имеют вид:

F₁ = Х _{1 2}; F₂ = Х ₁S₂;

F₃ = Х S_{1 2}; F₄ = Х S₁S₂.

Откуда следует, что это устройство должно быть построено на базе четырех трехвходовых элементов «И» и двух элементов «НЕ».

Таблица 7.18

При построении демультиплексоров и мультиплексоров обычно используются базовые элементы «ИЛИ-НЕ» и «И-НЕ», что требует изменения записи логических функций. В частности, записанные функции для демультиплексора «из 1 в 4» можно представить в виде:

F₁ = ; F₂ = ;

F₃ = ; F₄ = ,

Такая возможность следует из формулы де Моргана (7.11), откуда видно, что схема рассматриваемого демультиплексора может содержать только один тип базового элемента – трехвходовой элемент «ИЛИ-НЕ», как показано на рис. 7.41. Причем, три из семи элементов выполняют операцию «НЕ» (см. разд. 7.2).

В схеме рис. 7.41

Команда управления формируется таким же образом, как и на рис. 7.40. Однако на выводы элемента “ИЛИ-НЕ”, через который предполагается передать информацию, должны быть поданы два логических “0” команды управления, а не “1”. Как видно из рис. 7.41, таким элементом является №3 при команде управления «10». Поскольку входная информация на выходные элементы “ИЛИ-НЕ” передается через элемент, выполняющий операцию “НЕ”, то только на выводе элемента №3 будет “1” при “1” на входе демультиплексора.

Рисунок 7.41. Схема демультиплексора “из 1 в 4”

Мультиплексоры и демультиплексоры, схемные обозначения которых приведены на рис. 7.42, находят широкое применение в различных микроэлектронных устройствах управления. В частности, с помощью двухвходового мультиплексора осуществляется переключение прямого и инверсного выводов Т-триггеров в составе реверсивного счетчика импульсов (см. разд. 7.6).

Рисунок 7.42. Схемное обозначение:

а – четырехвходового мультиплексора;

б – демультиплексора «из 1 в 4»