Мультиплексори і демультиплексори

Мультиплексором (селектором) називається функціональний вузел, забезпечуючий передавання інформації, що може надходити по декількох вхідних інформаційних лініях х₀, х₁, … , х_M-1, на одну вихідну лінію F. Вибір тієї чи іншої вхідної лінії здійснюється згідно з адресовим кодом S₀, S₁, … , S_n-1, що подається на адресовий вхід вузла. При наявності n адресових входів реалізується M = 2ⁿ комбінацій адресових сигналів, і кожна комбінація відповідає вибору однієї з М вхідних ліній. Найчастіше використовуються мультиплексори “з 4 у 1” (М = 4, n =2), “з 8 у 1” (М = 8, n = 3), “з 16 у 1” (М = 16, n = 4).

Використовуючи табл.10.2, що описує функціонування мультиплексора “з 4 у 1”, отримуємо вираз для його вихідної функції:

F = х₀ S₀S₁ х₁S₀S₁ х₂S₀S₁ х₃S₀S₁.

S0 S0   S1 S1   x3 x2 F F x1   x0   Мал.10.5. Логічна схема мультиплексора

Відповідна логічна схема показана на мал.10.5.

У загальному випадку вихідна функція мультиплексора “ з М у 1” приймає вигляд

F = х_im_i ,

де m_i – мінтерм адресових змінних S₀, S₁, … , S_n-1; n = log₂M.

Мультиплексування при великій кількості вхідних ліній М можна виконувати пірамідальним каскадуванням мультиплексорів. На мал.10.6 наведено приклад мультиплексування “з 16 у 1” за допомогою каскадування мультиплексорів “з 4 у 1”.

У сучасних цифрових системах мультиплексори часто використовуються для отримання різних логічних функцій. Оскільки вихідна функція мультиплексора містить усі мінтерми n змінних, при подаванні на інформаційні входи відповідних значень функції, можна отримати будь-яку подану функцію n змінних. Для реалізації за допомогою мультиплексорів з n адресовими входами логічної функції m (m > n) змінних, застосовують її декомпозицію.

x1 x3 x5 x7 x9 x11 x13 x15 x0 x2 x4 x6 x8 x10 x12 x14 S0 S1   S2 S3   F Мал.10.6. Каскадування мультиплексерів “з 4 у 1”.

S0 S0 F3 х1 S1 S1 F2 F1   x F0     Мал.10.7. Демультиплексор “з 1 у 4”.

Для поновлення мультиплексованої інформації використовуються демультиплексори, які згідно з прийнятою адресою спрямовують інформацію у одну з М вихідних ліній. При цьому на інших виходах підтримується логічний 0. Вихідні функції демультиплексора “з 1 у М” мають вигляд F_i = xm_i, де х – значення входу.

Розглянемо приклад реалізації демультиплексора “з 1 у 4” на елементах АБО-НІ. Вихідні функції мають вигляд:

F₀ = xS₀S₁ = x S₀ S₁,

F₁ = xS₀S₁ = x S₀ S₁,

F₂ = xS₀S₁ = x S₀ S₁,

F₃ = xS₀S₁ = x S₀ S₁.

Логічна схема, виконуюча ці функції, показана на мал.10.7. При великому значенні М демультиплексування здійснюється за допомогою каскадного з’єднання демультиплексорів з меншим значенням М. Приклад демультиплексора “з 1 у 16”, побудованого на демультиплексорах “з 1 у 4”, наведений на мал.10.8.

x S3 S2   S1 S0     F0 F2 F4 F6 F8 F10 F12 F14 F1 F3 F5 F7 F9 F11 F13 F15   Мал.10.8. Каскадування демультиплексерів “з 1 у 4”.

При х = 1 демультиплексор виконує функції повного дешифратора, а при х = 0 на усіх виходах встановлюється логічний 0. Таким чином демультиплексор можна використовувати, як дешифратор, що керується сигналом на вході х.

Шляхом послідовного вмикання мультиплексорів і демультиплексорів, з’єднують групу джерел інформації з групою приймачів. Вибір адресових кодів визначає від якого джерела до якого приймача передається інформація. При одночасному (паралельному) передаванні багаторозрядного числа використовують паралельне вмикання розглянутих вище однорозрядних мультиплексорів і демультиплексорів.