- Osnove multiplekserjev:
- 2-vhodni multiplekserji:
- Multipleksorji višjega reda (Multiplexer 4: 1):
- Praktična izvedba multiplekserja z uporabo IC 4052:
Izraz Multiplexer, ki ga pogosto imenujemo tudi " MUX " ali " MPX ", se nanaša na izbiro enega izhoda iz številnih razpoložljivih vhodov. Profesor Shankar Balachandran (IIT-M) razlaga multipleksiranje kot način prenosa velikega števila informacijskih enot po majhnem številu kanalov ali linij, Digital Multiplexer pa je kombinacijsko logično vezje, ki izbere binarne informacije iz ene od številnih vhodnih vrstic in usmerja v eno izhodno vrstico.
V tem članku bomo izvedeli, kako delujejo ti multiplekserji, kako ga zasnovati za naš projekt, in preizkusili tudi praktični primer na tabli, da preverimo delovanje strojne opreme.
Osnove multiplekserjev:
Najboljši način za razumevanje multiplekserjev je pogled na enopolni večpoložaj, kot je prikazano spodaj. Tu ima stikalo več vhodov D0, D1, D2 in D3, vendar ima samo en izhodni (izhodni) zatič. Gumb za upravljanje se uporablja za izbiro enega od štirih razpoložljivih podatkov, ki se bodo odražali na izhodni strani. Na ta način lahko uporabnik med številnimi razpoložljivimi signali izbere zahtevani signal.
To je jasen primer mehanskega multiplekserja. Toda v elektronskem vezju, ki vključuje visokohitrostno preklapljanje in prenos podatkov, bi morali biti sposobni zelo hitro izbrati zahtevani vhod z uporabo digitalnih vezij. Krmilna signala (S1 in S0) počneta povsem enako, na podlagi signala, ki jim je poslan, izberejo en vhod izmed številnih razpoložljivih. Torej bodo trije osnovni in najnižji minimalni pogoji za kateri koli multiplekser vhodni vhodni zatiči, izhodni zatič in nadzorni signal
Vhodni zatiči: To so razpoložljivi signalni zatiči, med katerimi je treba izbrati enega. Ti signali so lahko digitalni ali analogni signal.
Izhodni zatič: multiplekser bo vedno imel samo en izhodni zatič. Izbrani signal vhodnega zatiča bo priskrbel izhodni zatič.
Nadzorni / izbirni zatič: krmilni zatiči se uporabljajo za izbiro signala vhodnega zatiča. Število krmilnih zatičev na multiplekserju je odvisno od števila vhodnih zatičev. Na primer 4-vhodni multiplekser bo imel dva signalna zatiča.
Za namen razmislimo o 4-vhodnem multiplektorju, ki je prikazan zgoraj. Ima dva krmilna signala, s pomočjo katerih lahko izberemo eno od razpoložljivih štirih vhodnih vrstic. Spodnja preglednica resnic prikazuje stanje krmilnih zatičev (S0 in S1) za izbiro zahtevanega vhodnega zatiča.
Zdaj, ko smo razumeli osnovno funkcijo multiplekserjev, si oglejmo multipleksorje z 2 vhodoma in multiplekserje s 4 vhodi, ki se najpogosteje uporabljajo v aplikacijskih vezjih.
2-vhodni multiplekserji:
Kot že ime pove za dvosmerne multiplekserje, bomo imeli 2 vhodni vrstici in eno izhodno vrstico. Prav tako bo imel samo en nadzorni zatič, da bo lahko izbiral med razpoložljivima dvema vhodnima nožicama. Grafični prikaz multiplekserja 2: 1 je prikazan spodaj.
Tu sta vhodna zatiča poimenovana kot D0 in D1, izhodni zatič pa kot izhodni. Uporabnik lahko s krmilnim zatičem S0 izbere enega od vhodov, ki je bodisi D0 bodisi D1. Če je S0 nizko (logika 0), se bo vhod D0 odražal na izhodnem zatiču, če pa bo vhod S0 visok (logika 1), pa bo vhod D1 odseval na izhodnem zatiču. Tabela resnic, ki predstavlja isto, je prikazana spodaj
Kot lahko vidite iz zgornje tabele, ko je krmilni signal S0 0, izhod odraža vrednosti signala D0 (označeno z modro) in podobno, ko je krmilni signal S0 enak 1, izhod odraža vrednosti signala D1 (označen rdeče). Obstaja nekaj namenskih paketov IC, ki bodo delovali kot multiplekserji neposredno iz paketa, toda ker poskušamo razumeti kombinacijske logične zasnove, zgradimo zgornji dvovhodni multiplekser z uporabo logičnih vrat. Diagram logičnega vezja za isto je prikazan spodaj
Logični diagram uporablja samo vrata NAND, zato jih je mogoče enostavno zgraditi na deski ali celo na plošči. Logični izraz za logični diagram je lahko podan z
Out = S 0 '.D 0 '.D 1 + S 0 '.D 0.D 1 + S 0.D 0.D 1 ' + S 0.D 0.D 1
Ta logični izraz lahko preprosto nadaljujemo z uporabo preklica skupnih izrazov, tako da je logični diagram veliko bolj preprost in enostaven za izdelavo. Poenostavljeni logični izraz je podan spodaj.
Izhod = S 0 '.D 0 + S 0.D 1
Multipleksorji višjega reda (Multiplexer 4: 1):
Ko enkrat razumete delovanje Multiplexerja 2: 1, bi moralo biti enostavno razumeti tudi Multiplexer 4: 1. Preprosto ima 4 vhodne zatiče in 1 izhodni zatič z dvema krmilnima vodoma. Ti dve krmilni liniji lahko tvorita 4 različne kombinacijske logične signale in za vsak signal bo izbran en poseben vhod.
Število krmilnih vrstic za kateri koli Multiplexer lahko najdete s pomočjo spodnjih formul
2 Število krmilnih vrstic = Število vhodnih vrstic
Tako bo na primer 2: 1 Multiplexer imel 1 krmilno linijo, ker je 2 1 = 2, 4: 1 Multiplexer pa 2 kontrolni liniji, ker je 2 2 = 4. Podobno lahko izračunate za vse multipleksere višjega reda.
Običajno je tudi kombiniranje multipleksorjev nižjega reda, kot sta MUX 2: 1 in 4: 1, da se tvori MUX višjega reda, kot je multipleksor 8: 1. Zdaj, na primer, poskusimo implementirati multipleksor 4: 1 z uporabo multipleksorja 2: 1. Če želite zgraditi MUX 4: 1 z uporabo MUX-a 2: 1, bomo morali združiti tri MUX 2: 1.
Končni rezultat naj bi nam dal 4 vhodne zatiče, 2 zatiča za nadzor / izbiro in en izhodni zatič. Da bi dosegli prva dva MUX priključeno paralelno nato pa se proizvodnja teh dveh feeded kot vnos v 3 rd MUX, kot je prikazano spodaj.
V / izbirni vod nadzor prvih dveh MUX povezana skupaj, da tvorita eno samo linijo (S 0) in nato krmilna linija 3 rd je MUX uporabimo kot drugo krmilno / select signala. Tako končno dobimo multiplekser s štirimi vhodi (W0, W1, W2 in W3) in samo enim izhodom (f). Tabela resnic za multipleksor 4: 1 je prikazana spodaj.
Kot lahko vidite v zgornji tabeli, za vsak sklop vrednosti, ki je priložen zatičem krmilnega signala (S0 in S1), dobimo drugačen izhod iz vhodnih zatičev na našem izhodnem zatiču. Na ta način lahko z MUX-om izberemo enega izmed štirih vhodnih zatičev, ki so na voljo. Običajno se ti krmilni zatiči (S0 in S1) samodejno krmilijo z digitalnim vezjem. Obstajajo nekateri namenski IC, ki lahko delujejo kot MUX in nam olajšajo delo, zato si jih oglejmo.
Praktična izvedba multiplekserja z uporabo IC 4052:
Vedno je zanimivo stvari praktično graditi in preverjati, tako da bi bila teorija, ki se jo naučimo, bolj smiselna. Zgradimo torej multipleksor 4: 1 in preverimo, kako deluje. IC, ki ga tukaj uporabljamo, je MC14052B, ki ima v sebi dva multipleksorja 4: 1. Pinout IC je prikazan spodaj
Tu so zatiči X0, X1, X2 in X3 štirje vhodni zatiči, zatič X pa ustrezni izhodni zatič. Krmilna zatiča A in B se uporabljata za izbiro zahtevanega vhoda na izhodni zatič. Zatič Vdd (zatič 16) se mora priključiti na napajalno napetost, ki je + 5V, zatič Vss in Vee pa morata biti ozemljena. Vee zatič je za omogočanje, ki je aktiven nizki zatič, zato ga moramo ozemljiti, da omogočimo to IC. MC14052 je analogni multiplekser, kar pomeni, da se lahko tudi vhodni zatiči napajajo s spremenljivo napetostjo, enako pa lahko dobite tudi z izhodnimi zatiči. Spodnja slika GIF prikazuje, kako IC oddaja spremenljivo vhodno napetost na podlagi podanih krmilnih signalov. Vhodni zatiči imajo napetost 1,5 V, 2,7 V, 3,3 V in 4,8 V, ki jo dobimo tudi na izhodnem zatiču na podlagi podanega krmilnega signala.
To vezje lahko sestavimo tudi nad ploščo in preverimo, ali deluje. V ta namen sem uporabil dva gumba, ki sta vhoda za krmilna zatiča A in B. In uporabil vrsto potencialnih ločilnih kombinacij za zagotavljanje spremenljivih napetosti za zatiče 12, 14, 15 in 11. Izhodni zatič 13 je povezan z LED. Zaradi spremenljivih napetosti, ki se dovajajo na LED, bo svetlost odvisna od krmilnih signalov. Ko bo vezje enkrat zgrajeno, bo spodaj videti približno tako
Celoten delovni video vezja je mogoče najti tudi na dnu te strani. Upam, da ste razumeli delovanje multiplekserjev in veste, kje jih lahko uporabite pri svojih projektih. Če imate kakršne koli misli ali dvome, jih pustite v spodnjem oddelku za komentarje in poskušal se bom po njih odzvati. Na forumih lahko uporabite tudi za razrešitev tehničnih dvomov in izmenjavo znanja med drugimi člani te skupnosti.