Мультиплексор и демультиплексор

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

Составим схему мультиплексора при n = 2 (рис. 3.10).

Рисунок 3.10 – Схема мультиплексора

Мультиплексор реализует дизъюнкцию элементарных конъюнкций и является универсальным устройством.

,

где Z_i – информационный сигнал, X_i – сигналы с выхода декодера. Условное обозначение мультиплексора (рис. 3.11 а):

Рисунок 3.11 – Условное обозначение и пример микросхемы

Мультиплексоры выпускаются как отдельные микросхемы. Например, сдвоенный четырёхканальный мультиплексор К155КП2 (рис.3.11 б), который имеет общий декодер на оба канала.

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

Пусть требуется создать 16и – канальный мультиплексор из 4х – канальных. Значит адрес должен быть четырёхразрядным Х Х Х Х (2 = 16). Этот адрес подаётся на входы декодеров определённым образом (рис. 3.12)

Рисунок 3.12 – Мультиплексор на 16 каналов (16 в 1)

Так как 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 (рис. 3.13):

№	а	b	c	F	D
					C

Рисунок 3.13 – Таблица истинности и входные сигналы D

Возьмем 4-х канальный мультиплексор. Старшую переменную подаем на старший вход декодера, на младший вход декодера поступает следующая переменная. Младшая переменная (С) подаётся на информационные входы, но в зависимости от значения самой ФАЛ. Так, на вход № 0, определяемый переменными a, b (00), подадим сигнал С, поскольку значения F и C совпадают. На вход № 1 (01) – сигнал “не С”, поскольку значения F и C 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 (рис. 3.14)

Рисунок 3.14 – Реализация ФАЛ на мультиплексоре

С точки зрения математики безразлично, какие переменные подавать на адресные входы, а какую переменную на информационные, но с точки зрения практики нет. На информационные входы следует подавать ту переменную, от которой в наименьшей степени зависит МДНФ функции. Это делается для того, чтобы не перегружать выходы источника сигнала. Проверим правильно ли мы поступили?

Найдем МДНФ нашей функции по карте Карно (рис. 3.15).

Рисунок 3.15 – Карта Карно исходной ФАЛ

В минимальной форме переменная “а” встречается 2 раза, переменная “b” – 3 раза, переменная ”c” – 2 раза. Значит, на информационные входы можно подавать “a” или “c”. Мы поступили верно. Теперь реализуем схему по переменной “а”.

Здесь номер информационного входа задают переменные “bc”, а значение ФАЛ надо сравнивать с переменной “a”. Тогда получим другую реализацию (рис. 3.16).

Рисунок 3.16 – Второй вариант реализации ФАЛ