Распределители и коммутаторы

Для поочередного подключения к одной линии связи нескольких приемников, а также разделения сигналов с линии на входы нескольких приемников применяют коммутаторы и распределители.

Мультиплексор (Multiplexer — MUX), или селектор данных, подключает единственную выходную шину к одному из N= 2″ входов в соответствии с адресом, заданным «-разрядным двоичным кодом. Так, мультиплексор 2:1, реализующий логическую функцию F = (Лх₀) V (ЛХ]), коммутирует на выход F в зависимости от состояния адресного входа А один из двух сигналов (x_t или Хо), подаваемых на информационные входы (Data Input — DF) (рис. 13.13).

Рис. 13.13. Структура мультиплексора 2:1.

Таким образом, номер информационного сигнала, подаваемого на выход мультиплексора, задается кодом на адресных шинах. Таблица истинности мультиплексора 4:1 описывает процедуру коммутации данных с четырех входов на единственный выход (рис. 13.14, а).

Приведенная таблица позволяет записать логическое выражение// = Л^Хо V А [Л ()Х (V Л }ЛдХ2 V Л, Л₀Хз, которому соответствует схема на ЛЭ (рис. 13.14, б). Конструктивно завершенные мультиплексоры (рис. 13.14, в) имеют от 4 до 16 информационных входов (DI), информационный выход (Data Output — DO), а также дополнительные управляющие входы (выбор кристалла CS, разрешение переключения Е).

Рис. 13.14. Состояния мультиплексора 4:1 (а), его структура (б) и обозначение (в) Увеличение разрядности мультиплексоров при большом числе входных линий достигается с помощью каскадно-пирамидального соединения мультиплексоров с меньшим числом входов.

Демультиплексор (Demultiplexer — DMX) выполняет функцию, обратную мультиплексированию, и предназначен для распределения сигналов с одного информационного входа по нескольким выходам в желаемой последовательности, которую задают с помощью адреса (рис. 13.15, а).

Рис. 13.15. Таблица истинности (а) и схема демультиплексора (б) Логическим формулам г/₀ = хА^А^ у_{ = хА Л₀, у о = хА_{А₀, г/₀ = = хА! Л₀, описывающим демультиплексор 1:4, соответствует схема его реализации на элементах «И» (рис. 13.15, б).

С использованием каскадного соединения мультиплексоров и демультиплексоров можно реализовать различные схемы коммутаторов, соединяющих источниками приемники информации. Логическая формула у = лг₀Л₁Л₀ V х₁Л₁Л₀ V х_{2 А {А0 V х3А^А0у описывающая функционирование мультиплексора при заданных значениях х0у х1ух2, х3, совпадает с общей формальной записью СДНФ логического устройства, что дает возможность синтезировать на его основе любые цифровые блоки, т. е. использовать в качестве базового элемента для комбинационных устройств. Для этого следует подать на адресные шины мультиплексора соответствующие переменные и на информационные входы значения функции (константы 0 или 1) для каждого набора переменных в соответствии с таблицей истинности.}

В соответствии с принципом действия коммутаторы (мультиплексоры и демультиплексоры) представляют собой ключи, управляемые внешним сигналом. Малая зависимость от значения и на;

Рис. 13.16. Двунаправленный управляемый ключ (а) и его структура (б).

правления тока МДП-транзистора обусловила их реализацию с использованием симметричных КМДП-переключателей (рис. 13.16, а).

Структура мультиплексора содержит набор двунаправленных ключей, управляемых сигналами с выхода дешифратора (рис. 13.16, б).

Контрольные вопросы и задания

• 1. Какой тип цифровых устройств относят к комбинационным?
• 2. Приведите принятые способы описания комбинационных цифровых устройств (КЦУ).
• 3. Что представляет собой таблица истинности КЦУ?
• 4. Какие функции реализует типовое арифметико-логическое устройство?
• 5. Дайте сравнительный анализ параметров разных типов элементов умножения.
• 6. Каково назначение и принципы построения преобразователей кодов?
• 7. Что представляет собой мультиплексор?