4.2 Компоненты системы DWDM — Электронный учебно-методический комплекс по ТМ и О ЦВОСП

Рисунок 4.3. Схема транспондера.

Т.е. как отмечалось раньше, транспондеры позволяют преобразовать длину волны излучения оконечного устройства в длину волны DWDM для передачи в мультиплексор. На входы оптического мультиплексора поступают оптические сигналы, параметры которых соответствуют стандартам, определенными рекомендациями  G-962. Транспондер может иметь разное количество оптических входов и выходов. Но, если на любойвход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рекомендацией G.957, то выходные его сигналы по параметрам должны соответствовать рекомендации G.962. При этом если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частотного плана ITU-T.

В отличие от транспондеров, трансиверы не преобразуют длину волны излучения оконечного устройства.

Мультиплексоры и демультиплексоры.

Каждый лазерный передатчик в системе WDM выдает сигнал на одной из заданных частот. Все эти сигналы (каналы) необходимо мультиплексировать (объединить друг с другом) в единый составной сигнал.

Устройство, которое выполняет эту функцию, называется оптическим мультиплексором MUX (или OM). Аналогичное устройство на другом конце линии связи разделяет составной сигнал на отдельные каналы и называется оптическим демультиплексором, DEMUX (или OD). В WDM мультиплексированию подвергаются спектральные компоненты отдельных сигналов, характеристики которых всегда известны заранее (рис.4.4).

На рисунке 4.4 (а) показана типовая схема DWDM мультиплексора с зеркальным отражательным элементом. Рассмотрим его работу в режиме демультиплексирования. Приходящий мультиплексный поток  попадает на входной порт.  Затем этот сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по множеству волноводов, представляющих дифракционную структуру AWG. По-прежднему, сигнал в каждом из волноводов остается мультиплексным, а каждый канал  остается представленным во всех волноводах. Далее происходит отражение сигналов от зеркальной поверхности, и в итоге световые потоки вновь собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка и интерференция — образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным каналам. Геометрия волновода-пластины, в частности расположение выходных полюсов, и длины волноводов структуры AWG рассчитываются таким образом, чтобы интерференционные максимумы совпадали с выходными полюсами. Мультиплексирование происходит обратным путем.

Рисунок 4.4 Схемы DWDМ  мультиплексоров

а) с отражающим элементом; б) с двумя волноводами-пластинами

 

Другой способ построения мультиплексора (Рис.4.4 б) базируется не на одной, а на паре волноводов-пластин. Принцип действия такого устройствааналогичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

Для использования частотного ресурса DWDМ применяют специальные пассивные устройства – мультиплексоры ввода-вывода (дрон-модули), а также специальные (цветные) трансиверы (SFР). Распределение каналов определяется схемой построения сети.

а)

б)

Рисунок 4.5. Мультиплексор ввода/вывода. OADM

Использование перенастраиваемого оптического мультиплексора вводы/вывода (ROADM) дает возможность гибкого развертывания и удаленного конфигурирования спектральных каналов. На любом узле сети ROADM возможно переключение состояния спектрального канала на ввод/вывод и сквозную передачу без прерывания действующих услуг. При работе с перестраиваемым лазером ROADM обеспечивает гибкое управление спектральными каналами. ROADM позволяют строить сети с несколькими кольцами или смешанные сеть: на основе технологии селекторного переключения спектральных каналов (WSS). 

DWDМ мультиплексоры являются пассивными устройствами, вносят в сигнал достаточно затухание большое (до 8 и более дБ).

Оптические усилители.

Когда расстояние между удаленными узлами больше максимально допустимой длины пролета, в промежуточных точках устанавливаются дополнительные регенераторы, которые принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов. После преобразования в оптическую форму передают дальше правильный сигнал, в том же виде в каком он был на выходе предыдущего регенератора. Эти системы очень дорогие, при их установке нет возможности наращивать пропускную способность линии.

 Усилители оптические на волокне,легированном эрбием усиливают оптические сигналы без преобразования их в электрическую форму.а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна (рис.4.6). За счет этих усилителей (EDFA) и началось стремительное развитие сетей DWDM в последнее время.

Рис. 4.6. Зависимость коэффициента усиления EDFA от длины волны

На основе  EDFA потери мощности преодолеваются путем оптического усиления. Принцип действия EDFA усилителя в общих чертах следующий: за счет легированного эрбием волокна (в стекло, фактически, примешивается данный редкоземельный элемент) и одного-двух лазеров накачки создаётся ситуация, когда частицы эрбия сначала резко и мощно возбуждаются, а затем переводятся в состояние покоя, тем самым «выплёвывая» дополнительную энергию, которая усиливает световой поток, проходящий через данное волокно.

Такое усиление не привязано к битовой скорости сигнала, что позволяет передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность до тех пор, пока не начинают сказываться другие факторы, также как хроматическая, поляризационная модовая дисперсии.

Усилители EDFA обладают низким уровнем  шумов, а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна.

Рис. 4.7 Схема усилителя EDFA

 

Усиление происходит в диапазоне волн от 1525нм до 1565нм. В эти 40нм умещаетсянесколько десятков каналовDWDM.

Усилители EDFA полностью «прозрачны», т.е. не зависят от используемых протоколов, форматов, скорости передачи и длины волны оптического сигнала.

Так как EDFA независимы от сетевого протокола, их можно подключать непосредственно  к различному оборудованию – коммутаторам  ATM или компонентам протокола IP – не опасаясь, что они помешают друг другу.

 Такая гибкость – одно из основных преимуществ использования их в системах DWDM.

Применение таких усилителей позволяет создавать полностью оптические сети, в которых обработка сигнала электронными устройствами происходит только в начальной (где информация только попала в сеть) и конечной (где информация достигла конечного получателя) точках сети.

Каждая линия связи уровня STM-16 обрабатывается в системе DWDM как отдельный канал на отдельной длине волны, благодаря чему большая часть существующего сетевого оборудования непосредственно включается в состав систем  DWDM. За счет этого начальная стоимость ввода DWDM в эксплуатацию достаточно низка.

Разработка различных схем мощной накачки позволит создать усилители EDFA с расширенным рабочим диапазоном от 1570нм до 1605нм (L — диапазон). Такие усилители также называют длинноволновыми усилителями LWEDFA.

Компенсаторы дисперсии.

Компенсатор дисперсии – пассивное устройство, технологически представляющее собой катушку волокна в некотором корпусе (например, 1U 19 inch). Особенность этого устройства в его внутреннем волокне – оно имеет отрицательное значение дисперсии, то есть, восстанавливает «размытый» сигнал. Значение дисперсии у такого волокна примерно 165 пс/(нм*км). Как следствие, компенсаторы дисперсии обычно характеризуются тремя цифрами: длина полностью компенсируемого обычного волокна, длина волокна в самом компенсаторе дисперсии и суммарное отрицательное значение дисперсии (например, для полной компенсации дисперсии в 80 км стандартного волокна (1360 пс/(нм*км)) требуется 8,2 км компенсирующего волокна, суммарный показатель дисперсии у которого равен -1360). Включаются компенсаторы дисперсии обычно на приёмной стороне линии связи.

 

Ваш браузер не поддерживает JWPlayer

 

Ваш браузер не поддерживает JWPlayer

 

 

Цифровая электроника | Страница 17 из 32

Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексор — комбинационное цифровое устройство, которое обеспечивает передачу на единственный выход

F одного из нескольких входных сигналов D_j в соответствии с поступающим адресным кодом A_i. При наличии n адресных входов можно реализовать M=2ⁿ комбинаций адресных сигналов, каждая из которых обеспечивает выбор одного из M входов. Чаще всего используются мультиплексоры «из 4 в 1» (n=2, M=4), «из 8 в 1» (n=3, M=8), «из 16 в 1» (n=4, M=16). Правило работы мультиплексора «из 4 в 1» можно задать таблицей истинности:

Входы		Выход
A1	A0	F
0	0	D0
0	1	D1
1	0	D2
1	1	D3

Логическое выражение для выходной функции, заданной таблицей, можно записать в виде

.

В соответствии с полученной формулой для реализации мультиплексора можно использовать логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Синтезированная структурная схема мультиплексора показана на рис. 4.13,а, а его условное графическое обозначение – на рис. 4.13,б.

 

а) б)

Рис. 4.13.Структура и УГО мультиплексора «из 4 в 1».

Мультиплексирование при большом числе входов можно выполнить пирамидальным каскадированием мультиплексоров, как это показано на рис. 4.14. На рисунке показано каскадирование мультиплексоров «из 4 в 1» для реализации функции мультиплексирования «из 16 в 1».

Рис. 4.14.Пирамидальное каскадирование мультиплексоров.

Мультиплексоры первого уровня управляются адресными сигналами А₀ и А₁, а мультиплексоры второго – адресными сигналами А₂ и А₃. Каждый из мультиплексоров первого уровня выбирает один из четырех разрядов D_j. Первый мультиплексор выбирает один из разрядов D₀ – D₃, второй мультиплексор – один из разрядов D₄ – D₇ и т.д. Выходы с мультиплексоров первого уровня объединяются в мультиплексоре второго уровня, который осуществляет окончательную коммутацию и формирование выходного сигнала F.

Мультиплексор можно реализовать, используя дешифратор и схемы И и ИЛИ (рис. 4.15). Дешифратор формирует логическую единицу на одном из выходов согласно входному двоичному коду. Сигналы с выходов дешифратора являются стробирующими, т.е. разрешающими сигналами для схемы совпадения единиц, реализованной на двухвходовых элементах И. Логическая единица будет формироваться на выходе только того элемента И, на один вход которого подается единица с выхода дешифратора и на второй вход – единица с соответствующего входа D_j. Для объединения выходов всех элементов И в один выход F, служит элемент ИЛИ. На его выходе формируется логическая единица, если таковая присутствует на опрашиваемом в данный момент входе D_j.

Рис. 4.15. Реализация мультиплексора на базе дешифратора.

Демультиплексор выполняет функцию, обратную мультиплексору, т.е. в соответствии с принятой адресацией A_i направляет информацию с единственного входа D на один из M выходов F_j. При этом на остальных выходах будут логические нули (единицы). Принцип работы демультиплексора «из 1 в 4» иллюстрируется таблицей истинности:

Входы		Выходы
A1	A0	F3	F2	F1	F0
0	0	0	0	0	D
0	1	0	0	D	0
1	0	0	D	0	0
1	1	D	0	0	0

Логические выражения для каждого из выходов можно представить в виде:

.

Структурная схема, реализующая демультиплексор «из 1 в 4» приведена на рис. 4.16,а, а его условное графическое обозначение – на рис. 4.16,б.

Как и в случае мультиплексора, схему демультиплексора можно реализовать с помощью дешифратора. Действительно, ФАЛ демультиплексора отличается от ФАЛ дешифратора только наличием входного сигнала D в конъюнкциях с адресными входами. Следовательно, объединив выходы дешифратора с входом D с помощью стробирующих элементов И, можно получить демультиплексор (рис. 4.17). Мультиплексоры и демультиплексоры часто называют еще цифровыми коммутаторами.

 

а) б)

Рис. 4.16. Структурная схема и УГО демультиплексора «из 1 в 4».

Рис. 4.17.Реализация демультирлексора на базе дешифратора.

Лекции стр13.»Цифровая схемотехника»

Лекции стр13.»Цифровая схемотехника»

Мультиплексор
Правила синтеза устройств на мультиплексоре
Демультиплексор

Мультиплексор – это комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один выходной канал.
Мультиплексор — цифровые позиционные переключатели, т.е. мультиплексор назначение коммутировать на одну выходную линию сигналы от различных выходных источников, следовательно мультиплексор имеет 3 группы входов :
1)информационные,
2)адресные – двоичный код, на котором определяется какой из информационных входов подключен к выходу;
3) стробирующие (разрешающие)
При разрядности адреса n, число информационных входов 2ⁿ.
Функционирование мультиплексора отражено в таблице истинности :

c	А1	А0	Q
1	х	х	0	1
0	0	0	D0	0
0	0	1	D1	1
0	1	0	D2	2
0	1	1	D3	3

При подаче на стробирующий вход активного логического сигнала (лог.1) , выходной сигнал постоянен и не зависит от входных сигналов.
ФАЛ:
MS:  Q = D0A1A0cV D1A1A0cV D2A1A0cV D3A1A0cV
Можно составить логическую схему 2 порядка:
   

Число информационных входов в реально выпускаемых ИМС МS не превышает 16.
Если необходимо иметь большее число входов, то из имеющихся ИМС строят структуру мультимплексорного дерева.
   Дано адресное слово 0110 МS I  уровня входом D2, что соответствует младшим разрядам адресного слова 10, подключается к входам MS II уровня, т.е. будут поданы х2,х6, х10, х14.
   МS II уровня выберет по старшим разрядам адресное слово 01 сигнал на D1, т.е. х6.

Использование мультиплексора для синтеза комбинационных устройств.

   Мультиплексор может быть использован для синтеза любого логического устройства. При этом может быть достигнуто значительное снижение числа используемых в схеме элементов.

Правила синтеза устройств на мультиплексоре

1. Построить карту Карно выходной функции ( по переменным функциям)
2. Выбрать порядок мультиплексора, который будет использоваться в схеме.
3. Построить маскирующую матрицу, которая соответствует порядку выбранного мультиплексора.
4. Наложить маскирующую матрицу на карту Карно.
5. Минимизировать функцию в каждой области маскирующей матрицы отдельно.
6. Результат минимизации записывается по тем переменным, которые не подаются на адресные входы мультиплексора.
7. По результатам минимизации строится схема, которая может содержать и логический элемент.

Подробнее рассмотрим на примерах:

1. Функция трех переменных на мультиплексоре третьего порядка

Функция трех переменных на мультиплексоре второго порядка.

Функция четырех переменных на мультиплексоре второго порядка.

Демультиплексор – комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от одного источника информации на несколько выходных каналов.
   В общем случае:
Демультиплексор имеет один информационный вход, n адресных входов, 2ⁿ выхода и вход разрешения:

Таблица истинности

E	А1	А0	y0	y1	y2	y3
1	x	x	0	0	0	0
0	0	0	D	0	0	0
0	0	1	0	D	0	0
0	1	0	0	0	D	0
0	1	1	0	0	0	D

При подаче на информационный вход D=1   DMS>DC

ФАЛ:  y0=DA1A0E
   y1= DA1A0E
   y2=DA1A0E
   y3=DA1A0E
исходя из выше сказанного , можно построить логическую схему:

Вернутся к содержанию…

Используются технологии uCoz

Модульный оптический мультиплексор 4x E1 + Gigabit Ethernet 1000BASE-T + 4x RS-485

О компании Lofis / Модульный оптический мультиплексор 4x E1 + Gigabit Ethernet 1000BASE-T + 4x RS-485

 

• независимая передача до 4 потоков E1 G.703, до 4 портов RS-485 и полнодуплексного Gigabit Ethernet 1000BASE-T одновременно по одному или двум оптическим волокнам
• полная совместимость с мультиплексором T501.116 по оптическому тракту
• шасси на 16 мультиплексоров с резервированным источником питания
• поддержка VLAN-протоколов IEEE 802.1p и IEEE 802.1q
• поддержка LLCF (Link Loss Carry Forward), LLR (Link Loss Return) — отключение портов Ethernet при одно- или двухстороннем обрыве оптики
• оптические трансиверы стандарта SFP с возможностью «горячей» замены
• два оптических окончания для построения схемы резервирования типа 1+1
• возможность работы по одному волокну с частотным WDM 1310/1550 нм или 1550/1590 нм разделением направлений
• комплектация оптическим окончанием для работы на любой из CWDM длин волн от 1270 до 1610 нм
• скорость в оптическом канале 1320 Мбит/с
• бюджет затухания трассы до 32дБ, дальность связи до 100 км по одномодовому волокну
• скремблирование оптического сигнала
• неразрушающий контроль уровня ошибок в оптическом канале
• дистанционный контроль параметров и управление по SNMP
• тракт речевой служебной связи
• конструктив для монтажа в 19″ стойку высотой 3U на 16 мультиплексоров

Основные особенности изделия

Оптический мультиплексор 4x E1 + Gigabit Ethernet 1000BASE-T + 4x RS-485 предназначен для построения высокопроизводительных систем передачи телекоммуникационных и сетевых данных по общему оптоволоконному тракту. При использовании технологии CWDM возможно создание надежных сетей связи с пропускной способностью до 10 Гбит/с, а возможность установки сдвоенного WDM оптического окончания позволяет строить надежные 1+1 мультигигабитные сети для предоставления комплексных услуг Internet, VoIP, Video Broadcast, управления ЖКХ, АСУТП и классической телефонии одновременно.

Полноскоростной канал Gigabit Ethernet работает в режиме full-duplex, что позволяет получить суммарную скорость обмена до 2 Гбит/с. В отличие от большинства аналогичных изделий, для организации канала Ethernet не применяется встроенный коммутатор, что обеспечивает минимальную задержку при передаче данных и максимально полное использование полосы пропускания канала. Мультиплексор поддерживает IEEE 802.3x flow-control и VLAN-протоколы на Ethernet интерфейсе.

Поддержка функции LLCF (Link Loss Carry Forward) позволяет отключать порт Ethernet при пропадании оптического сигнала, информируя коммутатор об аварии в оптическом тракте. Так же реализована функция LLR (Link Loss Return), позволяющая отключить порты Ethernet на обоих концах соединения даже при обрыве оптики в одном направлении.

Наличие 4х портов RS-485 позволяет создавать полностью изолированные и защищенные сети с произвольными протоколами обмена для сбора информации с приборов энергоучета, пожарной и охранной сигнализации, создания контуров управления исполнительными механизмами электро-энергетических и тепловых систем.

Мультиплексор выполнен в виде модуля для установки в 19″ конструктив высотой 3U. В одном конструктиве может быть установленно до 16 мультиплексоров. Так же конструктив служит для установки объединительной платы с выходами RS-485, каналом управления и речевой служебной связи. Для увеличения надежности системы, конструктив получает питание от двух независимых модулей ИП с возможностью «горячей» замены любого из них. Имеются исполнения для питания от источников с напряжением 9..18, 18..36, 36..72 или ~220 В. Потребляемая изделием мощность не превышает 200Вт.

Мультиплексор состоит из следующих компонентов:

Наименование модуля	Заводской номер	Количество
Модуль оптического мультиплексора 4x E1 + Gigabit Ethernet 1000BASE-T	T501.116.400	1..16
Модуль управления SNMP и 4x RS-485 с гальванической развязкой	T501.116.403	0..1
Модуль БП 36..72В	T501.116.402	1..2
Корзина 19″ 3U с кросс-платами	T501.116.401	1

Типовая схема включения

В рубрику «Решения операторского класса» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Развитие сетей транспортного уровня и увеличение пропускной способности постепенно привели к тому, что уровнем доступа к транспортным сетям на сегодняшний день являются потоки STM. При этом остается необходимость предоставления широкого спектра услуг: потребность в передаче трафика голоса, ISDN, видео, данных и трафика ЛВС для передачи по многочисленным каналам E1.

Традиционно решение данной проблемы осуществляется посредством совместного использования SDH-мультиплексоров и первичных мультиплексоров доступа. Данное решение отличается избыточными габаритами, наличием большого числа соединительных кабелей и т.д., что приводит к дополнительным издержкам при обслуживании.

Современные цифровые первичные сети должны иметь гибкую, легко управляемую структуру. Они должны обеспечивать передачу и переключение потоков информации, ввод и выделение этих потоков в произвольных пунктах с возможно меньшим составом оборудования.

Перечисленные выше требования практически не выполнимы в рамках плезиохронной цифровой иерархии, но их можно выполнить при синхронной системе группообразования.

Синхронный мультиплексор доступа (СМД), реализованный по модульной схеме, включает в себя оба устройства сразу в компактном конструктиве 3U.

С одной стороны, это полноценный SDH-мультиплексор до уровня STM-4 по технологии NGN (GFP, VCAT), обеспечивающий соединение «точка-точка», кольцевое подключение, а также подключение по схеме «звезда». Имеет функции резервирования MSP и SNCP, обеспечивает защиту агрегатных модулей и модулей коммутаторов по схеме 1+1. Модуль SDH-коммутатора обеспечивает полнодоступную неблокируемую коммутацию 26 VC4х26 VC4 на уровне (VC4, VC3 и VC12).

С другой стороны, это гибкий первичный мультиплексор, поддерживающий широкий спектр абонентских интерфейсов, включая SDSL, ISDN и Ethernet (nх64 Кбит/с). Коммутационная матрица 316 Е1х316 Е1 позволяет осуществлять полнодоступную неблокируемую коммутацию на уровне канальных интервалов и организовывать до 31 группы конференц-связи с неограниченным числом абонентов.

Синхронный мультиплексор доступа СМД предназначен для эксплуатации на сети связи общего пользования вкачестве аппаратуры цифровой системы передачи синхронной цифровой иерархии, обеспечивающей передачу сигналов Е1, Е3, Ethernet и различных видов сигналов абонентского доступа по одномодовому волоконно-оптическому кабелю, а также для работы на оптических сетях любого назначения (в том числе WDM) в качестве оконечного мультиплексора ввода/вывода, кросс-коммутатора и мультиплексора доступа (рис. 1).

Система управления «Супертел NMS» включает в себя функцию автоматической трассировки абонентских интерфейсов в виртуальных контейнерах SDH.

Комплексное решение задач транспортного уровня SDH (STM-1/4) и абонентского доступа с широким набором цифровых и аналоговых абонентских интерфейсов, разработанных в составе первичных мультиплексоров PDH, обеспечивает в одном конструктиве оптимальное и экономичное объединение преимуществ технологий сетевого (SDH) и абонентского доступа (PDH) для построения мультисервисных сетей связи. Простота управления и небольшие габариты наряду с широчайшими функциональными возможностями позволяют считать СМД одним из лучших в данном типе изделий.

СУПЕРТЕЛ, ОАО
197101 Санкт-Петербург,
Петроградская наб., 38A
Тел.: (812) 232-7321, 230-2216
Факс: (812) 497-3682, 230-2216
E-mail: [email protected]
www.supertel.spb.su

Опубликовано: Журнал «Технологии и средства связи» #2, 2012
Посещений: 8401

Статьи по теме

В рубрику «Решения операторского класса» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

---

ADG5248F Техническое описание и информация о продукте

Особенности и преимущества

• Пороговые уровни перегрузки определяются задаваемыми пользователем вторичными напряжениями питания
  • Защита от перегрузки по напряжению до −55 В и +55 В
  • Защита при отключенном питании до −55 В и +55 В
  • Детектирование перегрузки по напряжению на выводах истока
  • Максимальный уровень вторичного напряжения питания: 4.5 В
  • Флаги прерывания для индикации перегрузки по напряжению
• Малая инжекция заряда (QINJ): 0.8 пК
• Малая ёмкость во включенном состоянии: 19 пФ
• Известное состояние в отсутствие входных цифровых сигналов
• Диапазон напряжений аналоговых сигналов от VSS до VDD
  • Биполярное напряжение питания от ±5 В до ±22 В
  • Однополярное напряжение питания от 8 В до 44 В
  • Полный набор спецификаций при ±15 В, ±20 В, +12 В и +36 В

Подробнее о продукте

ADG5248F и ADG5249F — это одиночный аналоговый мультиплексор 8:1 и сдвоенный аналоговый мультиплексор 4:1, соответственно. ADG5248F коммутирует один из восьми входов на общий выход, а ADG5249F — один из четырех дифференциальных входов на общий дифференциальный выход. Каждый канал одинаково хорошо проводит в обоих направлениях в открытом состоянии и работает с входными напряжениями в диапазоне, ограниченном напряжениями питания. Первичные напряжения питания определяют профиль сопротивления ключей во включенном (открытом) состоянии, в то время как вторичные напряжения питания используются для задания уровней напряжений, при которых срабатывает защита.

Когда на компонент не подаются напряжения питания, канал остается в отключенном (закрытом) состоянии, а входы имеют высокий импеданс. В нормальных рабочих условиях при выходе аналогового входного сигнала на любом из выводов Sx за границы предельного положительного (POSFV) или отрицательного (NEGFV) напряжения на величину порогового напряжения (VT), канал отключается, а соответствующий вывод принимает высокоимпедансное состояние. При открытом ключе вывод стока подтягивается к тому из вторичных напряжений питания, которое было превышено входным сигналом. Компоненты блокируют прохождение сигналов с напряжениями до +55 В или −55 В относительно напряжения земли, как при подаваемом питании, так и в его отсутствие.

Благодаря низким значениям емкости и инжекции заряда эти компоненты являются идеальным решением для схем сбора данных и выборки-хранения, где требуются малая величина выбросов напряжения при коммутации и короткое время установления сигнала.

Обратите внимание на то, что в техническом описании при указании многофункциональных выводов, например, A0/F2, может даваться как полное имя вывода, так и только наименование отдельной обсуждаемой функции, например, A0.

Ключевые особенности продукта

1. Выводы истока защищены от напряжений, выходящих за пределы вторичных напряжений питания до −55 В и +55 В.
2. Выводы истока защищены от напряжений в диапазоне от −55 В до +55 В в отсутствие напряжения питания
3. Детектирование перегрузки по напряжению и цифровой выход, сигнализирующий рабочее состояние ключей.
4. Изоляционная канавка защищает от эффекта “защелкивания” .
5. Оптимизирован для поддержания низкой емкости во включенном состоянии и малой инжекции заряда
6. Малые габариты корпуса, посадочное место 8 мм × 8 мм.

Области применения

• Модули аналогового ввода/вывода
• Управление технологическими процессами/распределенные системы управления
• Системы сбора данных
• Измерительная техника
• Авиационная электроника
• Автоматическое тестовое оборудование
• Системы связи
• Замещение реле

Комбинационные схемы. Мультиплексор. Увеличение разрядности мультиплексора. Реализация фал на мультиплексоре. Демультиплексор.

Комбинационные схемы — такие схемы, в которых значения сигналов на выходе определяется только входными переменными. Схемы такого рода, обычно, не имеют обратных связей. Памяти в таких схемах нет.

Полный мультиплексор

Сокращенный мультиплексор – когда информационных входов меньше, чем 2ⁿ.

Мультиплексор — коммутирующий элемент, который передает сигнал с одного из многих информационных входов на один единственный информационных выход под управлением селекторных (адресных, выбирающих) входов.

Логика работы — много в один.

Применение: коммутация, мультиплексирование.

Построим маленький мультиплексор:

. Если A0=0, то D0, если A0=1, то D1

Дополнение: Входы разрешения работы позволяют управлять устройством.

Логическая схема 4-х разрядного мультиплексора:

С использованием дешифратора:

Мультиплексор является базисом, причем он не требует дополнительных элементов.

Предположим, есть мультиплексор с n-адресными входами.

n — кол-во переменных, от которых зависит ф-я. 2ⁿ— кол-во входных наборов.

С входным программируемым набором (хранится в памяти). Функция меняется:

	a b c	F(abc)
0	0 0 0	1
1	0 0 1	0
2	0 1 0	1
3	0 1 1	0
4	1 0 0	1
5	1 0 1	1
6	1 1 0	1
7	1 1 1	0

Основные свойства:

1. Коммутация.

2. Реализуется простейшими наборами элементов (И, ИЛИ).

3. Базис – позволяет реализовать любую логическую функцию от n перемных = колучеству адресных входов).

Увеличение разрядности мультиплексора

1. Используется каскадирование и основан он на использовании входа разрешения E

2. Пирамидальное каскадирование. С использованием только мультиплексора.

Демультиплексор — схема дешифратора, при организации «из одного в многое». Демультиплексирование – обеспечение коммутации из одного входа в несколько.

Входы дешифратора несут нагрузку информационную — т.е. адрес передачи. В демультиплексоре: входы — адресы входов.

Задача демультиплексирования сводится к обеспечению коммутации «один-ко-многим». Решается с помощью дешифратора с входом E.

Ai E

1 E = E – будет передано на тот выход, на котором единица

11. Сумматоры. Одноразрядный комбинационный полусумматор. Варианты реализации и их сравнение.

Микросхемы сумматоров (английское Adder), как следует из их названия, предназначены для суммирования двух входных двоичных кодов, то есть выходной код будет равен арифметической сумме двух входных кодов.

Сумма двух двоичных чисел с числом разрядов N может иметь число разрядов (N + 1). Этот дополнительный (старший) разряд называется выходом переноса.

Помимо выходных разрядов суммы и выхода переноса, сумматоры имеют вход расширения (другое название — вход переноса) С для объединения нескольких сумматоров с целью увеличения разрядности. Если на этот вход приходит единица, то выходная сумма увеличивается на единицу, если же приходит нуль, то выходная сумма не увеличивается. Если используется одна микросхема сумматора, то на ее вход расширения С необходимо подать нуль.

Сумматоры

x_i– первое слагаемое

y_i – второе слагаемое

P_i-1 – перенос и предыдущего разряда

S_i – разряд сумм

q – основание системы счисления

P_i – перенос в следующий разряд

Сложение и сдвиг – 2 операции, которыми можно заменить все остальные.

Полусумматорами называют устройства с двумя входами и двумя выходами, на которых вырабатываются сигналы суммы и переноса согласно формулам (см. формулы ниже для 3 случаев).

Сложение по модулю 2. Таблица истинности.

X	Y	S(x,y)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Одноразрядный комбинационный полусумматор

УГО полусумматора:

Схема 1:

Нет обработки предыдущего переноса.

Схема 2:

Схема 3:

Реализация на элементе «стрелка Пирса».

Параметры:

1. однозначность элементов

2. простота реализации

3. быстродействие

4. тепловыделение

Что такое мультиплексор? Работа, типы и применения

Мультиплексор — это комбинационная цифровая схема, которая выбирает и подает один вход как выход из нескольких входных линий. Он выполняет аналогичную операцию переключателя. Следовательно, мы можем назвать его цифровым коммутатором .

В цифровой схеме иногда необходимо выбрать один вход из множества входных линий. Возникает необходимость в схеме мультиплексора. Имеет несколько входов и один выход .

Мультиплексор выбирает конкретный вход с помощью управляющего сигнала и направляет его на выход. Следовательно, он также известен как селектор данных . Обычно мультиплексор имеет 2 ⁿ входов и n строк выбора и один выход . Простыми словами он также обозначается как mux .

На приведенной выше диаграмме представлена ​​общая схема мультиплексора 2 ⁿ : 1. Он имеет 2 ⁿ входов данных (D ₀ , D ₁ , D ₂ ,… D _{2 ⁿ -1} ), n входов выбора (S ₀ , S ₁ , … S _n ), 1 вход разрешения (E) и один выход (Y).

Существуют различные типы мультиплексоров, такие как мультиплексор 2 к 1, мультиплексор 4 к 1, мультиплексор 8 к 1 и так далее, в зависимости от количества входов.

Для лучшего понимания схем мультиплексора, давайте рассмотрим некоторые из типов.

Мультиплексор 2: 1

Мультиплексор 2: 1 имеет 2 входные линии (D ₀ , D ₁ ), 1 вход выбора (S) и 1 выход (Y). Блок-схема и схема мультиплексора 2 к 1 показаны ниже.

Блок-схема и логическая схема мультиплексора 2: 1

Когда вход разрешения установлен на 0, мультиплексор не будет работать.Enable должно быть установлено в 1, чтобы получить вывод мультиплексора.

Когда вход выбора S = 0, он применяется к первому логическому элементу И. Выход этого логического элемента И (1) равен 0 независимо от другого входа. Инвертированный вход S (S = 1) подается на второй логический элемент И (2), выход которого будет равен D ₁ .

Когда S = 1, он применяется непосредственно к логическому элементу И (1), выход элемента будет равен D ₀ . Инвертированный вход S (0) подается на второй логический элемент И (2).Таким образом, выход логического элемента И (2) будет равен 0 независимо от другого входа.

Таким образом, , когда S = 0, второй вентиль AND включен, а когда S = 1, первый вентиль AND включен . Операция поясняется в приведенной ниже таблице функций.

Таблица функций для мультиплексора 2: 1

Из таблицы функций ясно, что выход Y = 1, когда

и.

Выходное выражение для мультиплексора 2: 1 оказывается следующим:

Мультиплексор 4: 1

Для мультиплексора 4: 1 требуется 4 входа данных, 2 строки выбора и 1 выход.Блок-схема и принципиальная схема показаны ниже.

Блок-схема и логическая схема мультиплексора 4: 1

Для входов выбора: S ₁ S ₀ = 00, включен только первый логический элемент И, а на выходе получается

.

Для следующего входа выбора S ₁ S ₀ = 01, разрешен только второй вентиль, выход которого равен

.

Когда вход выбора S ₁ S ₀ = 10, все логические элементы И отключены, кроме третьего элемента сверху.На выходе будет

.

Четвертый вентиль активируется для входа выбора S ₁ S ₀ = 11, и на выходе будет

. Таблица функций для мультиплексора 4: 1

С помощью мультиплексора можно реализовать любой тип логической функции. Для лучшего понимания реализации некоторые проблемы решены в мультиплексоре.

ИС мультиплексора

Существует несколько ИС, предназначенных для работы с различными типами мультиплексоров.IC 74150 выполняет операцию мультиплексирования 16: 1, IC 74151 выполняет операцию мультиплексора 8: 1, IC 74153 используется для мультиплексирования 4: 1, а IC 74157 выполняет операцию мультиплексора 2: 1.

Часто задаваемые вопросы

Как работает мультиплексор?

Мультиплексор — это цифровая схема, которая работает, выбирая конкретный вход из набора входных линий и направляя его на выход. Он имеет 2 ⁿ входных линий, n линий выбора или управляющих линий и один выход.

Каковы применения мультиплексора?

Мультиплексоры используются в различных приложениях, таких как
Системы связи
Спутниковая связь.
Компьютерная память.
Система сбора данных.

Что такое цифровой мультиплексор? — Мультиплексор 4: 1, приложения и преимущества

Определение: Мультиплексор — это комбинационная логическая схема , которая позволяет только одному входу в определенное время генерировать выходной сигнал. Сигналы, которые определяют, какой вход будет отражаться на выходе, определяются строками SELECT INPUT . Мультиплексор часто сокращенно обозначают как MUX.Его также называют цепью Many-to-One . Это связано с его способностью выбирать один сигнал из множества входов.

MUX — очень важный компонент системы связи. Это потому, что в таких системах нам нужно выбрать один канал из множества других каналов.

Мультиплексор можно рассматривать как коммутатор с цифровым управлением. Управляющий код, который выбирает конкретную строку ввода, может быть задан как двоичный ввод в форме строки выбора.Выход будет одним из входов, предоставленных MUX, что определяется строками выбора.

Цепь мультиплексора вместе с входными и выходными клеммами можно понять с помощью приведенной ниже схемы.

Мультиплексор может принимать любое количество входных линий, но тогда линия выбора будет соответствовать количеству входов. Связь между линиями выбора и входными линиями приведена в уравнении ниже.

Мультиплексор может быть спроектирован с различными входами в соответствии с нашими потребностями.Если у нас есть четыре входа, и мы хотим выбрать один, мы можем использовать мультиплексор «четыре к одному» (4: 1). Если у нас есть 8 входов, мы можем разработать мультиплексор с 8 входными линиями, но линия выбора должна соответствовать вышеупомянутому уравнению.

В этой статье мы обсудим проектирование мультиплексора 4: 1 с помощью его принципиальной схемы, схемы выбора входной линии и таблицы истинности.

Мультиплексор четыре к одному

В мультиплексоре 4: 1 будет 4 входных и 1 выходная линия.И чтобы контролировать, какой вход должен быть выбран из этих 4, нам нужны 2 строки выбора.

Таким образом, из диаграммы ниже видно, что D0, D1, D2 и D3 — это входные линии, а A, B — две линии выбора. Комбинация двоичных чисел, заданная в строке выбора, будет определять выход мультиплексора.

Теперь будет 4 случая, как описано ниже: —

Случай 1: Когда линия выбора A представляет 0, а линия выбора B также представляет 0, тогда входная линия, которая будет выбрана для передачи из мультиплексора, будет D0.Таким образом, мультиплексор будет коротким замыканием для входной линии D0 и будет разомкнутым для других входных линий.

Случай 2: Когда линия выбора A представляет 0, а линия выбора B представляет 1, тогда линия ввода, которая будет выбрана, будет D1. В этом случае MUX будет вести себя как короткое замыкание для входной линии D1, в то время как он будет вести себя как разомкнутую цепь для других входных линий.

Случай 3: Когда строка выбора A равна 1, а B равна 0, на выходе будет сгенерирована входная строка D2.В этом сценарии мультиплексор пропускает через него только D2, а другие входы будут заблокированы.

Случай 4: Когда обе строки выбора представляют 1, тогда будет выбрана последняя строка ввода, то есть D3. В этом случае MUX позволит только D3 проходить через него, и другие входные линии будут заблокированы от прохождения через MUX.

Таблица истинности

Входы для выбора данных		Выбор входа	Вход	Выход
A	B	D	D	Z
0	0	D0	0 1	0 1
0	1	D1	0 1	0 1
1	0	D2	0 1	0 1
1	1	D3	0 1	0 1

На основе таблицы истинности мультиплексора 4: 1 мы можем написать уравнение мультиплексора.Уравнение мультиплексора 4: 1 показано на диаграмме ниже.

Выбор входной линии с помощью MUX

Выбор строки ввода осуществляется по строкам выбора. Мы уже обсудили возможные случаи комбинации двоичных значений, которая дает желаемую строку ввода в качестве вывода. Мы также можем понять это с помощью схемы выбора входной линии, описанной ниже.

На приведенной выше диаграмме мультиплексоры определены для каждого случая. Для каждой комбинации строки выбора выбирается один вход.

Применение мультиплексоров

Мультиплексор — это важная комбинационная схема, которая используется в различных важных приложениях. Мультиплексоры могут выбирать линии ввода данных согласно нашим требованиям. По этой причине мультиплексоры часто называют «селекторами данных» . Они находят применение в различных областях цифровой и аналоговой электроники.

Некоторые из важных приложений описаны ниже: —

1. Параллельная передача данных: Если мы передаем «n» параллельных битов данных, тогда нам потребуется «n» параллельных линий данных.К сожалению, это громоздкий процесс. Мы можем облегчить этот путь, используя мультиплексор. Он может передавать параллельные данные по одному проводу на стороне передачи. И преобразование этих последовательных битов в параллельные на приемнике с помощью демультиплексора.
2. Маршрутизация данных: Мультиплексор — хорошая альтернатива для маршрутизации данных по желаемому пути. С помощью строки выбора мультиплексора мы можем управлять потоком входных данных с определенного пути.

Преимущества мультиплексора

Мультиплексор

может облегчить передачу данных по одной линии, что делает схему передачи более экономичной и менее сложной.Кроме того, возможности мультиплексора для переключения цифровых сигналов могут быть расширены для переключения видеосигнала, аналоговых сигналов и т. Д.

Самое лучшее в аналоговом переключении с помощью мультиплексора — это то, что аналоговый коммутируемый ток принимает чрезвычайно низкое значение в диапазоне 10–20 мА. Из-за такой малой силы тока тепловыделение очень низкое.

Мультиплексор

— обзор | Темы ScienceDirect

5.1 ВВЕДЕНИЕ

В этом разделе мы рассмотрим общие характеристики, технологию и типичные архитектуры WDM PON.Компонентная технология для WDM PON, хотя еще не сформировалась, является предметом интенсивных исследований и разработок, а испытательные стенды [69] и коммерческие продукты только начинают поступать на рынок, и рассматривается в разделах 5.2 и 5.3. Следовательно, эта архитектура, которая, возможно, является более функциональной и гибкой, чем рассмотренные ранее, не подходит для немедленного развертывания. Однако в Разделе 5.4 мы утверждаем, что инфраструктура может быть развернута до того, как она будет использоваться в качестве фактического WDM PON, и может быть обновлена ​​по мере необходимости.

Идея WDM PON как архитектуры доступа была впервые предложена в Bellcore Вагнером, Лембергом, Менендесом и другими в серии статей [например, 107, 108, 118, 186–190], которые появились в конце 1980-х и начале 1990-х годов. , вскоре после предложения BTRL PON. WDM в этом контексте позволяет CO или HDT отправлять мультиплексированные сигналы, каждый на разной длине волны, в RN. RN, в свою очередь, содержит мультиплексор с разделением по длине волны (де), который пассивно разделяет свет по длине волны, направляя каждый цвет назначенному абоненту.Мультиплексор-демультиплексор, используемый для установления каналов, обычно называют плотным WDM, термин, означающий, что расстояние между каналами по длине волны составляет порядка 1 нм, в отличие от грубого (1,3- / 1,5- мкм м ) WDM с разносом более 100 нм. WDM действует как переключатель: электронное управление цветом светового пакета, например, фактически переключает удаленный переключатель на RN (т. Е. Меняет место назначения пакета). Однако изменение характера сети, вызванное этим, более важно, чем переключение: * WDM может преобразовать многоточечную сеть в «виртуальную» двухточечную сеть.Это , а не , то же самое, что «логическая» двухточечная сеть, которую можно было бы иметь в широковещательной PON, в которой ONU в электронном виде считывает только каналы или пакеты, предназначенные для него. Виртуальный (в отличие от логического) двухточечный символ обеспечивает множество сетевых преимуществ: конфиденциальность (нисходящая информация для пользователя X направляется только пользователю X ), безопасность (источник несанкционированного доступа). передачи можно однозначно идентифицировать по длине волны и предотвратить повреждение узла, обслуживаемого WDM) эффективность (больше света, направленного на пользователя X , принимается пользователем X , с только случайными потерями, а не разделением, что позволяет более высокие скорости передачи данных), разделимость (каждый абонент обменивается данными с CO независимо от других абонентов на узле) и диагностика (тесты, зависящие от длины волны, могут проверить состояние отдельных линий) — все это атрибуты на физическом уровне, которые различают WDM PON из вещательных PON.Эти атрибуты помогают защитить WDM PON от будущего.

Первоначальный пассивный фотонный контур (PPL) изображен на рис. 13.10 с многоволновым источником, обеспечивающим нисходящую связь. Для связи в восходящем направлении (от ONU к CO) было несколько предложений. В том, что показано на рис. 13.10, используется PON с разделением мощности в восходящем направлении. Доступно несколько схем мультиплексирования, таких как WDM (для которого на CO требуется приемник WDM) и мультиплексирование с временным разделением (TDM) (для которого необходим протокол, подобный широковещательной) [107].В наиболее агрессивной версии [186] восходящий разделитель в RN также был WDM, с выбранными по частоте лазерами DFB в каждом месте расположения абонента, настроенными для попадания в канал с правильной длиной волны. Стоимость этих источников оценивалась в диапазоне от 200 до 400 долларов в объемах в миллионы [187], что недорого по сегодняшним низким ценам, но составляет значительную часть допустимых расходов для затрат на установку для каждого пользователя. Эта версия имеет все функции WDM PON.

Рис. 13.10. Пассивная фотонная петля (PPL).Источник многоволнового лазера отправляет информацию нисходящего потока в мультиплексор с разделением по длине волны (WDM), который направляет свет на ONU в зависимости от длины волны. Информации восходящего потока могут быть назначены длины волн (показаны) и мультиплексированы либо с WDM (не показан), либо с разделителем мощности, либо длины волн восходящего потока могут быть неназначенными. Наложение широковещательной передачи ( пунктирных линий, ) для гибридного PPL (HPPL) осуществляется через делитель мощности.

Чтобы оправдать дополнительные затраты на терминал и завод, предлагаемые такой архитектурой, было предложено наложение широковещательной передачи под названием hybrid PPL , или HPPL [86,118], которое обеспечивало возможность предоставления дополнительных услуг, которые предположительно будут генерировать дополнительные потоки доходов для покрыть расходы на установку.Это показано на рис. 13.10 в виде наложения пунктирной линии. Пассивный разветвитель будет пропускать свет 1,3- и 1,5- мкм и м, позволяя использовать CWDM для мультиплексирования широковещательной услуги на одном и том же волокне, используемом для восходящей услуги, и за его пределами.

Исходный PPL имеет все стандартные преимущества WDM (конфиденциальность, безопасность, эффективность, разделимость и диагностика), тогда как HPPL снизил безопасность, эффективность и диагностику в восходящем направлении из-за наличия звезды вещания. Тем не менее, затраты на компоненты и управление сетью сделали затраты непомерно высокими.

Для решения проблемы высокой стоимости источника WDM был предложен другой подход, названный спектральным срезом [141], который показан на рис. 13.11. Недорогой широкополосный оптический источник, такой как светодиод, используется для установления соединения точка-точка путем обмена данными только на длине волны, установленной портами устройства. То есть широкий спектр на левой стороне WDM на рисунке 13.11 «нарезан» на спектральные сегменты, показанные на правой стороне, каждый из которых соответствует полосе пропускания, подходящей для этого порта.Точно так же набор идентичных светодиодов на правой стороне WDM может «реконструировать» спектр слева. Два WDM, соединенные одним волокном и работающие вместе с синхронизированными длинами волн канала, могут быть использованы для установления соединений точка-точка [141, 190, 217]. Спектральный диапазон светодиода должен быть достаточно широким, чтобы охватить все каналы во всех рабочих условиях, но не слишком широким (поскольку спектральный избыток представляет собой дополнительные потери). Спектральное разделение также было реализовано в демонстрации сети [190], в которой DFB использовались для нисходящих каналов, а светодиоды использовались для восходящего канала.Недавно были предложены планы комбинирования спектрального среза с интегрированными волоконными решетками и модуляторами [19].

Рис. 13.11. Спектральный разрез с WDM. Если спектр светодиода (LED) шире, чем диапазон (λ _N — λ ₁ ) WDM, свет может быть «нарезан» на каждый выходной порт. Каждый выходной порт передает копию сигнала, который модулирует

Преимущества WDM PON (конфиденциальность, безопасность, двухточечная связь и т. Д.)), хотя и хорошо известная с конца 1980-х годов, на сегодняшний день не породила каких-либо серьезных планов развертывания, поскольку компоненты находятся на более поздних этапах обучения, чем для обычных компонентов, а нуждается в для обновляемой и / или высокоскоростной системы. были адекватно продемонстрированы. Оба эти момента находятся в процессе изменения.

Исследования показывают, и опыт кабельного телевидения показывает, что помимо быстрого падения цен, при развертывании оптоволоконных систем возможна значительная экономия на обслуживании [157].Во-вторых, как мы покажем в следующих разделах, компоненты, необходимые для таких сетей, находятся в стадии интенсивных исследований, и некоторые из них только сейчас появляются на рынке. Эти пункты касаются вопроса стоимости. Что еще более важно, взрывной рост интернет-трафика, которому в значительной степени способствовали браузеры World Wide Web с удобными графическими интерфейсами, произвел первый выстрел в телекоммуникационной революции, предупредив нас о будущих сетевых потребностях. Мы стоим на пороге того момента, когда высокопроизводительные, гибкие, модернизируемые архитектуры, такие как WDM PON, могут стать более необходимыми для значительного расширения коммуникационных возможностей в торговле, образовании и развлечениях.

В оставшейся части этого раздела мы рассмотрим некоторые из последних достижений в компонентах WDM, которые позволят использовать WDM PON, и некоторые из последних архитектур, которые могут использовать этот прогресс. Этот обзор носит скорее иллюстративный, чем исчерпывающий характер.

Использование мультиплексора с Arduino • AranaCorp

Теги: Arduino, Электроника

Мультиплексор — это интегральная схема, состоящая из логических схем, позволяющая сконцентрировать несколько сигналов на одном выходе (мультиплексирование или мультиплексирование) или подключить вход к одному из своих N выходов (демультиплексирование или демультиплексирование).В этом руководстве мы увидим использование интегральной схемы CD4051, которую можно использовать в качестве мультиплексора и демультиплексора от одного до восьми каналов. Его можно использовать для управления светодиодами или для получения состояния нескольких датчиков.

Оборудование

• Компьютер
• Arduino UNO
• USB-кабель от мужчины к мужчине B
• Мультиплексор

Принцип работы

Мультиплексор / демультиплексор — это электронный компонент, содержащий логическую схему, позволяющую выбирать из 8 каналов.Если милитиплексор активирован, общий (IN / OUT) подключается непосредственно к выбранному каналу.

Схемы

Для мультиплексора требуется 3 выходных контакта микроконтроллера. Плюс один канал для активации или деактивации интегральной схемы. Этот сигнал можно подключить к земле, если мультиплексор всегда подключен к одному каналу.

• Заземление интегральной схемы VSS
• Вывод питания Vcc. Обычно подключается к 5V
• A, B, C Сигналы выбора канала
• Каналы мультиплексирования CH0-CH7
• COM Общий вход / выход.Общий ввод / вывод. Контакт, на который поступает мультиплексированный сигнал или сигнал, подлежащий демультиплексированию.
• INH Inhibit, active LOW. Контакт активации интегральной схемы.

Для дальнейшего увеличения количества входов / выходов можно подключить еще один мультиплексор параллельно (возможны несколько схем).

Код

Чтобы выбрать канал на мультиплексоре, нам нужно активировать интегральную схему, установив вывод INH в положение LOW и установив для каналов A, B и C значения, указанные в логической таблице.

 // Константы
#define number_of_mux 1
#define numOfMuxPins number_of_mux * 8
#define enPin 2
#define channelA 4
#define channelB 7
#define channelC 8

// Параметры
const int comPin = 3;

void setup () {
// Инициируем последовательный USB
  Серийный . Начало (9600);
  Серийный номер  .println (F («Инициализировать систему»));
// Инициализация CD4051B
 pinMode (каналA, ВЫХОД);
 pinMode (каналB, ВЫХОД);
 pinMode (каналC, ВЫХОД);
 pinMode (enPin, ВЫХОД);
 digitalWrite (channelA, LOW);
 digitalWrite (каналB, LOW);
 digitalWrite (channelC, LOW);
 digitalWrite (enPin, LOW);
}

void loop () {
MuxLED ();
}

void selectChannel (int chnl) {/ * функция selectChannel * /
//// Выбор канала мультиплексора
 интервал A = bitRead (chnl, 0); // Берём первый бит из двоичного значения i-го канала.интервал B = bitRead (chnl, 1); // Берем второй бит из двоичного значения i-го канала.
 интервал C = bitRead (chnl, 2); // Берем третий бит из значения i-го канала.
 digitalWrite (каналA, A);
 digitalWrite (каналB, B);
 digitalWrite (каналC, C);
 
  Серийный  .print (F («канал»));  Серийный .print (chnl);  Серийный номер  .print (F (":"));
  Серийный номер . print (C);
  Серийный номер .print (F (","));
  Серийный номер . Печать (B);
  Серийный номер .print (F (","));
  Серийный .печать (А);
  Серийный номер  .println ();
}

void MuxLED () {/ * функция MuxLED * /
//// мигают светодиоды
for (int i = 0; i  Серийный  .print (F («светодиод»));  Серийный номер .print (i);  Серийный номер  .println (F («ВЫСОКИЙ»));
 analogWrite (comPin, 200);
 задержка (200);
  Серийный  .print (F («светодиод»));  Серийный номер .print (i);  Серийный номер  .println (F ("LOW"));
 analogWrite (comPin, 0);
 }
}

 

Результаты

С помощью этого простого компонента можно увеличить количество операций ввода-вывода микроконтроллера.Можно представить себе другую схему и код для развития ваших собственных функций. Имейте в виду, что вы можете выбрать только один канал за раз. При этом убедитесь, что этот компонент соответствует вашим потребностям

Приложения

• Управление 8 светодиодами, используя только 3 контакта микроконтроллера

Источники

Найдите другие примеры и руководства в нашем автоматическом генераторе кода
Code Architect

Мультиплексор

(Mux) — типы, каскадирование, методы мультиплексирования, применение

Мультиплексор

— это комбинационная схема, которая используется для переключения аналоговых, цифровых или видеосигналов.Это простая схема, которая принимает несколько аналоговых сигналов или потоков цифровых данных, объединяет их в один сигнал и передает их по общей среде. В этом посте мы обсудим, что такое мультиплексор, его типы, каскадирование мультиплексоров, методы мультиплексирования, приложения, преимущества и недостатки.

Что такое мультиплексор

Мультиплексор — это комбинационная схема, которая принимает несколько аналоговых сигналов или потоков цифровых данных, объединяет их в один сигнал и передает их по общей среде.

Рис. 1 — Принципиальная схема 2: 1 Mux

Давайте разберемся с его функцией более простым способом. Мы взяли мультиплексор 2: 1, как показано на рисунке 1 выше, где: —

• I ₀ и I ₁ — два входа данных
• A — управляющий вход
• Z — единственный выход

Возможные результаты :

• Если A = 0, то вход данных I ₀ будет подключен к выходу Z.Следовательно, Z = I ₀
• Если A = 1, то вход данных I ₁ будет подключен к выходу Z. Следовательно, Z = I ₁

На основе управляющих входов логическое уравнение для 2: 1 MUX получается, т.е. Z = A ‘I ₀ + AI ₁

Типы мультиплексоров

Существует несколько типов мультиплексоров, и некоторые из них перечислены ниже:

• 2: 1 мультиплексор
• Мультиплексор 4: 1
• Мультиплексор 8: 1
• Мультиплексор 16: 1

Мультиплексор 2: 1

Мультиплексор 2: 1 состоит из 2 входов данных, 1 управляющего бита и 1 выходного бита.I ₀ и I ₁ — два входных бита, A — управляющий бит или бит выбора и выход Z.

Рис. 2 — (a) Блок-схема мультиплексора 2: 1 (b) Схема логического элемента мультиплексора 2: 1

Логическое уравнение для мультиплексора 2: 1: Z = A ‘I ₀ + AI ₁ . На рисунке 2 выше показаны контактная схема и принципиальная схема мультиплексора 2: 1.

4: 1 Mux

Мультиплексор 4: 1 состоит из 4 входных битов данных, 2 управляющих битов и 1 выходного бита.I ₀ , I ₁ , I ₂ , I ₃ — четыре входных бита, A ₀ и A ₁ — управляющие биты, а выход — Z.

Рис. 3 — (a) Блок-схема мультиплексора 4: 1 (b) Схема логического элемента мультиплексора 4: 1

Логическое уравнение мультиплексора 4: 1: Z = A ‘ ₀ A’ ₁ I ₀ + A ‘ ₀ A ₁ I ₁ + A ₀ A’ ₁ I ₂ + A ₀ A ₁ I ₃ .На рисунке 3 выше показаны контактная схема и принципиальная схема мультиплексора 4: 1.

8: 1 Mux

Мультиплексор 8: 1 состоит из 8 входных битов данных, 3 управляющих битов и 1 выходного бита. I ₀ , I ₁ , I ₂ , I ₃ , I ₄ , I ₅ , I ₆ , I _7, I ₈ — восемь входных битов и A ₀ , A ₁ и A ₂ — это управляющие биты, а на выходе — Z.

Рис.4 — (a) Блок-схема мультиплексора 8: 1 (b) Схема логического элемента мультиплексора 8: 1

Логическое уравнение мультиплексора 8: 1: Z = A ‘ ₀ A’ ₁ A ₂ ‘I ₀ + A’ ₀ A ₁ A ₂ I ₁ + …… (так далее). На рисунке 4 выше показана схема контактов и принципиальная схема мультиплексора 8: 1.

Мультиплексор 16: 1

Мультиплексор 16: 1 состоит из 16 входных битов данных, 4 управляющих битов и 1 выходного бита. I ₀ , I ₁ , I ₂ , I ₃ , I ₄ , I ₅ , I ₆ , I _7, I ₈ — это шестнадцать входных битов, A ₀ , A ₁ , A ₂ и A ₃ — это управляющие биты, а на выходе — Z.

Рис. 5 — (a) Блок-схема мультиплексора 16: 1 (b) Схема логического элемента мультиплексора 16: 1

Логическое уравнение мультиплексора 16: 1: Z = Z = A ‘ ₀ A ‘ ₁ A ₂ ‘ A ₃ ‘I ₀ + A’ ₀ A ₁ A ₂ A ₃ I ₁ + …… (и так далее) . На рисунке 5 выше показана схема выводов и принципиальная схема мультиплексора 16: 1.

Каскадирование мультиплексоров

Каскадирование относится к процессу, при котором большие мультиплексоры могут быть спроектированы и реализованы с использованием меньших мультиплексоров. Пример : 8: 1 Mux может быть спроектирован с использованием двух мультиплексоров 4: 1, и аналогичным образом он может быть спроектирован с использованием четырех мультиплексоров 2: 1, как показано на рисунке ниже.

Рис.6 — (a) Mux 8: 1, разработанный с использованием двух 4: 1 Mux (b) 8: 1 Mux, разработанный с использованием четырех 2: 1 Mux

Классификация методов мультиплексирования

Мультиплексоры используются в как аналоговые, так и цифровые методы мультиплексирования. Мультиплексоры, используемые для аналоговых приложений, разработаны с использованием реле и транзисторных ключей.Мультиплексоры, которые используются для цифровых приложений, разработаны с использованием стандартных логических вентилей.

Методы аналогового мультиплексирования

• Мультиплексирование с частотным разделением
• Мультиплексирование с разделением по длине волны

Методы цифрового мультиплексирования

Цифровое мультиплексирование достигается с помощью мультиплексирования с временным разделением (TDM). Мультиплексирование с временным разделением (TDM) можно разделить на два типа. Это:

• Синхронный TDM
• Асинхронный TDM

Рис.7 — Классификация методов мультиплексирования

Приложения мультиплексора

Приложения включают:

• Мультиплексоры используются в системах связи, таких как телефонные сети, спутниковые системы, телеметрия.
• Передача сигналов радио и телевидения была бы невозможна без мультиплексоров.
• Мультиплексор также используется для маршрутизации данных внутри компьютера. Например, : адресная информация, содержащаяся в заголовке протокола, используется мультиплексором для определения того, какие данные следует маршрутизировать.
• Мультиплексоры широко используются в компьютерной памяти для выборки данных из определенных ячеек памяти.
• Мультиплексор используется как переключатель настройки компаратора и генератора функций.

Рис. 8 — Применение мультиплексора

Преимущества мультиплексора

Преимущества:

• Эффективное использование полосы пропускания.
• Одна линия используется для передачи нескольких сигналов.

Недостатки мультиплексора

При аналоговой или цифровой передаче с использованием мультиплексоров синхронизация транспортных сигналов становится критической.

  Также читают:
Карта Карно (K-карта) - Minterm, Maxterm, упрощение и приложения 
  Коды Хэмминга - как это работает, применение, преимущества и недостатки 
  Логические ворота - Типы, принцип работы, применение, преимущества
  

Как построить и смоделировать мультиплексор 2×1 (MUX) из шлюзов NAND — Блог

18 июня 2020 г., 12:00 PDT · 1 Комментарий »

В этом видеоуроке мы создаем и моделируем цифровой мультиплексор 2×1 с двумя входами, используя только вентили NAND.

Видео

Схема

Выписка

В этом видео мы собираемся построить мультиплексор с двумя входами или цифровой мультиплексор с двумя входами, полностью сделанный из вентилей NAND. Итак, сначала, что такое цифровой мультиплексор. Цифровой мультиплексор — это цифровой компонент с двумя входами, который позволяет вам выбрать один из двух входов в зависимости от состояния третьего цифрового входа.

В

CircuitLab есть компонент цифрового мультиплексора, который вы можете использовать, но дело не в этом, вместо этого я собираюсь построить свой собственный, полностью используя вентили NAND.

Итак, давайте немного исследуем ворота NAND. Каждый раз, когда я вижу новый компонент, мне нравится его моделировать, просто чтобы посмотреть, как он себя ведет. И лучший способ сделать это — просто смоделировать это.

[Настройка моделирования с одним логическим элементом NAND]

Когда два входа имеют низкий цифровой уровень, логический элемент И-НЕ устанавливает высокий уровень на входе

Давайте посмотрим, что произойдет, когда я сделаю один из этих входов цифровым. Мой V (на выходе) все еще высокий.

Что происходит, когда я делаю оба входа равными 1, теперь у меня В (выход) низкое.Я только что прошел через таблицу истинности логического элемента NAND.

[показать таблицу истинности в CircuitLab]

Это дает нам несколько очень интересных свойств. Когда на одном из входов высокий уровень, выход логического элемента И-НЕ противоположен другому входу. Я собираюсь использовать это свойство позже. Запомни.

Другое свойство состоит в том, что очень легко построить инвертор с использованием логического элемента NAND.

[настроить НЕ ворота конфигурации]

Так что терпите меня, пока я бросаю здесь целую кучу ворот на свою трассу.

[подключить два входных мультиплексора]

Я назову несколько узлов, чтобы было проще. Это мой узел выбора, и эти два будут моими узлами ввода. Итак, что будет происходить в этой конфигурации? Что происходит, когда я устанавливаю цифровой низкий уровень на вход выбора. Это ставит цифровой низкий уровень на этот вентиль И-НЕ, что означает, что на выходе этого логического элемента И-НЕ всегда высокий уровень. Возвращаясь к таблице истинности, если какой-либо из входов низкий, выход всегда высокий. Так что этот in1 не имеет значения.Другая вещь, которую это делает, заключается в том, что выход всегда высокий, тогда этот вентиль nand находится в этой сквозной инвертирующей конфигурации.

Итак, давайте вернемся сюда и увидим, что этот вентиль NAND является здесь прямым инвертором, что означает, что этот другой вентиль NAND также находится в этой конфигурации инвертирующего прохода. Таким образом, in2 дважды инвертируется и оказывается на выходе. И мы можем видеть, если я переключу этот узел выбора на 1, тогда произойдет обратное: дюйм2 не имеет значения, а дюйм1 дважды инвертируется на выходе! Мы сделали цифровой мультиплексор!

Проектирование и моделирование мультиплексора с использованием Pspice: учебное пособие 11

В этом уроке я объясню вам работу простого мультиплексора.Вначале дается краткое и краткое введение в мультиплексор, в частности, в простейший мультиплексор 2 × 1, с объяснением выходных данных, которые они будут показывать. Мультиплексор также можно вкратце называть мультиплексором, а мультиплексор 2 × 1 является более простым в своем роде. После этого схемы моделируются с помощью PSPICE, и результат сравнивается с приведенным теоретическим обсуждением (которое должно быть таким же). В конце учебного курса вам будет предложено упражнение, которое вы можете выполнить самостоятельно, и в следующих уроках я буду предполагать, что вы выполнили эти упражнения, и я не буду объяснять их концепцию.

Введение в мультиплексор

Простой мультиплексор используется для отображения ряда входных сигналов на одной выходной линии с помощью переключателя выбора. Всего 2 ⁿ входных сигналов могут отображаться на одной выходной строке с помощью переключателя выбора n . Простая схема и функциональные возможности мультиплексора показаны на рисунке ниже,

.

Рисунок 1: Мультиплексор

В зависимости от значения переключателя выбора один из всех входов будет отображаться на выходе, как это очевидно из рисунка выше.Чтобы изучить функциональные возможности мультиплексора, обратитесь к приведенному ниже примеру моделирования.

Как разработать мультиплексор с PSpice

• Давайте спроектируем простую цифровую схему мультиплексора 2 × 1 без использования встроенного блока мультиплексора 8 × 1, то есть с использованием логических элементов И, ИЛИ и НЕ, как я вскоре объясню в этом руководстве. Откройте диспетчер дизайна PSPICE на своем ПК, набрав в строке поиска команду «Диспетчер дизайна». В диспетчере дизайна нажмите кнопку запустить схему , чтобы открыть новую пустую схему, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 2: Схема открытия

• После открытия новой схемы перед переходом к проектированию сначала сохраните схему, нажав кнопку файла в верхнем левом углу, а затем выбрав «Сохранить как», чтобы мы могли получить к ней доступ в любое время в будущем.См. Рисунок ниже,

Рисунок 3: Схема сохранения

• Щелкните значок получения новой детали на верхней панели окна схемы, чтобы найти компоненты, необходимые для проектирования схем.

Рисунок 4: Получение новой детали

• В окне получения новой детали введите ‘ 7404’ , это отобразит вход НЕ, доступный в PSPICE. Из этого списка выберите простой элемент НЕ, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 5: Размещение затвора НЕ

• Снова откройте окно получения новой детали и в типе блока имени детали 7408 выберите вентиль И из приведенного списка, а затем нажмите на место и закройте, как показано на рисунке ниже

Рисунок 6: Размещение ворот И

• Снова откройте окно получения новой детали и в типе блока имени детали 7432 выберите вентиль ИЛИ из приведенного списка, а затем нажмите на место и закройте, как показано на рисунке ниже

Рисунок 7: Размещение ворот OR

• Следующий шаг — разместить землю, сделать то же самое еще раз и в названии детали введите Dstm и выберите цифровой источник, а затем нажмите на место и закройте, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 8: Размещение цифрового источника

• Компоненты, размещенные в окне схемы, показаны на рисунке ниже,

Рисунок 9: Размещенные компоненты

• Щелкните значок протяжки провода на верхней панели окна схемы, чтобы соединить уже размещенные компоненты для проектирования схемы, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 10: Волочильная проволока

• Соедините все компоненты, чтобы завершить принципиальную схему, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 11: Полная принципиальная схема

• В верхней части окна схемы щелкните кнопку Маркер напряжения / уровня, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 11: Маркер напряжения

• Поместите его на выходной конденсатор и на входной узел, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 1212: Размещенный маркер напряжения

• Если нас интересует проверка напряжения на конкретном проводе, несмотря на проверку его на узле, дважды щелкните провод и в появившемся окне введите имя провода, которым вы хотите его пометить. , как показано на рисунке ниже,

Рисунок 13: Маркировка

• Мы также можем изменить имя устройства i.е. В данном случае у нас есть 3 идентичных источника, однако каждый из них имеет отдельное назначение. Два источника используются в качестве входов мультиплексора, а другой используется для строки выбора мультиплексора, т.е. какой вход вы хотите отобразить на выходе. Назовите один из источников как S0 (выберите строку)

Рисунок 14: Присвоение имени устройству

• Следующим шагом является установка атрибутов входного цифрового источника питания. Дважды щелкните источник dstm1, который вы ранее подключили к схеме, и установите входные команды системы цифрового ввода, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 15: Входные атрибуты строки выбора

• Команды в окне атрибутов представляют значение ввода в соответствующий момент времени в команде перед пробелом.COMMAND1 = 0s 0 показывает, что в момент времени 0s значение входного dstm равно 0, а COMMAND2 = 1s 1 показывает, что значение обновится до 1 в момент времени 1 секунда. Аналогично случается с COMMAND5 = 4s 0, что через 4 секунды значение входа будет 0.
• Следующим шагом является установка атрибутов входного цифрового источника питания. Дважды щелкните источник dstm2, который вы ранее подключили к схеме, и установите входные команды системы цифрового ввода, но эти команды могут совпадать или не совпадать с командами входа 1, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 16: Настройка атрибутов входа 0

• Следующим шагом является установка атрибутов входного цифрового источника питания.Дважды щелкните источник dstm3, который вы ранее подключили к схеме, и установите входные команды системы цифрового ввода, но эти команды не должны совпадать с командами dstm2, то есть, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 17: Настройка атрибутов входа 1

• Следующим шагом является настройка свойств моделирования для построения графика напряжения на маркере. Щелкните анализ, а затем щелкните Настройка, как показано на рисунке ниже

Рисунок 18: Схема моделирования

• Появится окно, щелкните временный блок в окне и настройте свойства окна в соответствии с вашими требованиями, см. Рисунок ниже

Рисунок 19: Переходная характеристика

• Окончательное время ответа составляет 4 мс, потому что мы установили команды только до 4 мс.Теперь идет часть моделирования, нажмите на анализ в верхней панели окна схемы, а затем нажмите на моделирование, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 20: Моделирование

• Появится схематическое окно, показывающее напряжение на выходном проводе и входном источнике, как показано на рисунке ниже,

Рисунок 21: Выход

Выход схемы показывает, что когда переключатель выбора находится в положении 0, значение на входе I0 будет отображаться на выходе Vout.Точно так же, когда переключатель выбора установлен в положение 1, значение на входной строке I1 будет отражаться на выходе Vout. Переключатель выбора будет выбирать, какой из всех входов будет отображаться на однострочном выходе.

Осуществление:

• Разработайте мультиплексор 4 × 1, используя ту же методологию, что и в случае мультиплексора 2 × 1 (мультиплексора)

<< Предыдущее руководство Следующее руководство >>

.