Мультиплексоры. Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексор - это управляемый переключатель цифровых сигналов, обеспечивающий передачу одного из многих входных сигналов, чей номер задан двоичным кодом, на единственный выход. Слово «мультиплексор» (сокращенно - MUX), родственно латинским словам multum – много и multiplicatio - умножать.

Поскольку на входные линии мультиплексора подаются двоичные данные, то его также называют селектором данных. Операция переключения из множества линий данных на одну носит название мультиплексирования.

Рассмотрим мультиплексор, имеющий два входа данных D и E, одну управляющую линию их адресации (т е. указания двоичного кода выбираемой линии) А и выход Y. Этот двухвходовый мультиплексор можно назвать 2×1. Состояния подобного мультиплексора описывается следующей таблицей.

Таблица 4

№	А	D	Е	Y

Пусть А - первый адресный вход (для последующих зарезервируем В и С), D - первая линия данных, выбираемая адресом А=0, Е - вторая линия данных, выбираемая адресом А=1 (для более сложных мультиплексоров зарезервируем обозначения входов данных F и G).

Запишем в этих переменных логическую функцию:

По формуле создадим соответствующую логическую схему. Отредактируем ее, дополнив источниками сигналов от Генератора Слова, а в качестве выходного индикатора будем использовать Логический Анализатор. Таким образом, получим виртуальную модель мультиплексора 2×1 (рис 3).

Краткая справка. Логический анализатор. На схему выводится уменьшенное изображение логического анализатора.

Логический анализатор подключается к исследуемой схеме с помощью выводов в его левой части. Одновременно могут наблюдаться сигналы в шестнадцати точках схемы. Правый нижний зажим используется для подачи синхронизирующих импульсов. Двойным щелчком мыши по уменьшенному изображению открывается расширенное изображение логического анализатора, приведенное ниже на рисунке.

Временные диаграммы сигналов на экране 16-канального логического анализатора изображаются в виде прямоугольных импульсов. Кроме того, круглые окна в левой части анализатора показывают текущее состояние входов анализатора. Каждое окно соответствует одному из его входов.

Уровни сигналов, в текущий момент подающихся на вход анализатора, на экране отображаются справа. Правый крайний вход анализатора соответствует средней временной диаграмме на экране анализатора.

Нажатие на клавишу RESET очищает экран логического анализатора. В поле CLOCK, кнопкой SET… устанавливается временной масштаб по горизонтальной оси.

Включив моделирование убедимся в том, что при А = 0 выход схемы повторяет сигнал на D (0011), а при А = 1 значение функции Y = E (0101).

Рис. 3

Рис. 4. Фрагмент окна Logic Analyzer.

Рассмотрим алгоритм построения мультиплексора 4×1. Таблица истинности мультиплексора будет иметь вид:

Таблица 5

Адрес

1к

2к

3к

4к

Выход

Адрес

1к

2к

3к

4к

Выход

№

А

В

D

E

F

G

Y

№

А

В

D

E

F

G

Y

(продолжение)

Адрес

1к

2к

3к

4к

Выход

Адрес

1к

2к

3к

4к

Выход

№

А

В

D

E

F

G

№

А

В

D

E

F

G

Согласно таблицы мультиплексор будет работать следующим образом. Адрес АВ (номер подключаемого канала) имеет четыре значения:

o 00 – считываются данные столбца D (1-й канал);

o 01 – считываются данные столбца Е (2-й канал);

o 10 – считываются данные столбца F (3-й канал);

o 11 - считываются данные столбца G (4-й канал).

Таким образом, на выходе мультиплексора Y последовательно получим:

o 0000000011111111 – данные 1-ого канала;

o 0000111100001111 – данные 2-ого канала;

o 0011001100110011 – данные 3-его канала;

o 0101010101010101 – данные 4-ого канала.

Анализ таблицы истинности позволяет записать формулу работы мультиплексора.

Для построения логической схемы потребуются 2 – инвертора, 4 – конъюнктора (на 3 входа каждый) и 1 – дизъюнктор (на 4 входа). Схема изображена на рис. 5. Отредактируем ее, дополнив источниками сигналов от Генератора Слова, а в качестве выходного индикатора будем использовать Логический Анализатор. Таким образом, получим виртуальную модель мультиплексора 4×1.

Рис. 5

Основные настройки Генератора Слова отображены в соответствующем окне.

В Логическом Анализаторе (рис. 7) задействованы 5 каналов для одновременного отображения входных и выходных данных с целью удобства их анализа. На верхнем луче отображаются данные канала G (0101010101010101), на 2 – ом сверху луче – данные канала F (0011001100110011), далее на 3 – ем луче – данные канала Е (0000111100001111), на 4 – ом луче – данные канала D (0000000011111111).

Самый нижний луч отображает данные на выходе Y мультиплексора. На экране видны данные канала D и фрагмент данных канала Е. В окне логического анализатора, используя горизонтальный скроллер можно последовательно просмотреть весь сигнал на выходе мультиплексора.

Рис. 6

Рис. 7

Дата добавления: 2015-05-09