Мультиплексор и демультиплексор

Мультиплексор (коммутатор) — это многовходовая комбинационная схема, которая служит для коммутации одного из 2″ информационных входов на выход под действием п управляющих (адресных) сигналов.

Составим схему мультиплексора при п — 2 (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Схема мультиплексора.

Мультиплексор реализует дизъюнкцию элементарных конъюнкций и является универсальным устройством:

где Zj — информационный сигнал; X, — сигналы с выхода декодера. Условное обозначение мультиплексора представлено на рис. 3.8, а.

Рис. 3.8. Условное обозначение и пример микросхемы.

Мультиплексоры выпускают как отдельные микросхемы. Например, сдвоенный четырехканальный мультиплексор К555КП2 (рис. 3.8, 6), который имеет общий декодер на оба канала.

Промышленность выпускает мультиплексоры с числом адресных входов 2, 3, 4. Если этого недостаточно, то используют их каскадное включение.

Пусть требуется создать 16-канальный мультиплексор из четырехканальных. Значит, адрес должен быть четырехразрядным: Х_{Х₂Х₃Х_а(2^а = 16). Этот адрес подается на входы декодеров определенным образом (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Мультиплексор на 16 каналов (16 в один).

Поскольку мультиплексор выполняет дизъюнкцию элементарных конъюнкций, то с его помощью можно реализовать любые функции алгебры логики. Пусть, например, задана функция алгебры логики F такой таблицей истинности:

Возьмем четырехканальный мультиплексор. Старшую переменную подаем на старший вход декодера, на младший вход декодера поступает следующая переменная. Младшая переменная (С) подается на информационные входы, но в зависимости от значения самой ФАЛ. Так, на вход № 0, определяемый переменными а, b (00), подадим сигнал С, поскольку значения F и С совпадают. На вход № 1 (01) — сигнал «не С», поскольку значения F и С противоположны. На вход № 2 (10) — сигнал «0», поскольку значения F не зависят от С и равны нулю. На вход № 3 (11) — «1». Тогда реализация исходной ФАЛ будет такой, как показано на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Реализация ФАЛ на мультиплексоре.

С точки зрения логики безразлично, какие переменные подавать на адресные входы, а какую переменную — на информационные. Реализуем схему по переменной «а». Здесь номер информационного входа задают переменные «Ьс», а значение ФАЛ нужно сравнивать с переменной «а». Тогда получим другую реализацию ФАЛ на мультиплексоре (рис. 3.11).

Демультиплексор выполняет функцию, обратную мультиплексору, т. е. коммутирует один информационный вход на один из 2″ выходов под действием п управляющих (адресных) сигналов. Составим схему демультиплексора при п = 2 (рис. 3.12).

Рис. 3.11. Второй вариант реализации ФАЛ.

Рис. 3.12. Демультиплексор на четыре канала.

Очевидно, что если на информационный вход (D) подать единицу, то это будет дешифратор в чистом виде. Вход D можно использовать как клапан (V) (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Обозначение демультиплексора

Микросхемы так и называются «дешифратор — демультиплексор», например, ИМС КР531ИД14.