15 Мультиплексоры и демультиплексоры » СтудИзба
Лекция 16. Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексоры. Мультиплексором называют функциональный узел, который обеспечивает передачу цифровой информации, поступающей по нескольким входным линиям связи, на одну выходную линию. Выбор входной линии, информация с которой поступает на выход, осуществляется при помощи сигналов, поступающих на адресные входы.
Обобщенная схема мультиплексора приведена на рис. 16.1. Мультиплексор MUX (Multiplexer) в общем случае можно представить в виде коммутатора, управляемого входной логической схемой. Входные логические сигналы X, поступают на входы коммутатора и через коммутатор передаются на выход Y. Управление коммутатором осуществляется входной логической схемой. На вход логической схемы подаются адресные сигналы A,, (Adress). Мультиплексоры могут иметь дополнительный управляющий вход Е (Enable), который может выполнять стро-бирование выхода Y. Кроме этого некоторые мультиплексоры могут иметь выход с тремя состояниями: два состояния 0 и 1 и третье состояние — отключенный выход (выходное сопротивление равно бесконечности). Перевод мультиплексора в третье состояние производится сигналом ОЕ (Output Enable).
Большинство мультиплексоров способно передавать сигналы информации X,
только в одном направлении — от входа на выход. Однако имеются мультиплексоры, которые могут передавать информационные сигналы в обоих направлениях. Такие мультиплексоры называются двунаправленными. Двунаправленные мультиплексоры способны передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. В литературе такие мультиплексоры часто называют селекторами-мультиплексорами (Data Selector-Multiplexer).
Рис. 16 1. Обобщенная схема мультиплексора
Мультиплексоры со стробирующим входом Е выполняют функции передачи сигнялов х,—>-у только при поступлении сигнала строба Е. Мультиплексоры, имеющие три состояния выхода, можно каскадировать.
Для обозначения коммутационных возможностей мультиплексора можно пользоваться условно записью (лг—^1), где п — число входов. Так, например, мультиплексор с функцией (1 —> 1) является одиночным ключом, а мультиплексор (4-*1) имеет четыре входа и один выход.
В зависимости от соотношения числа информационных входов п и числа адресных входов т мультиплексоры делятся на полные и неполные. Если выполняется условие п =2″ , то мультиплексор будет полным. Если это условие не выполняется, т. е. п<2″1 , то мультиплексор будет неполным. Наибольшее распространение получили мультиплексоры (2—1) с п=2 и т=, (4—1) с и =4 и т=2, (8—*!) с и=8 и т=3 и (16—*1) с и=16 и т=4. Для неполных мультиплексоров число входных линий может быть любым, но, разумеется, не больше 2″.
В качестве примера рассмотрим функционирование мультиплексора (4—» 1), состояние входов и выходов которого приведено в табл. 16.1. Используя таблицу состояний этого мультиплексора, получим выражение для его выходной функции
В общем виде выходная функция мультиплексора (и—*!) может быть представлена как
где К, называется мипитерм (К,=0 или 1) и равно логическому произведению сигналов на адресных линиях, соответствующих сигналу X,.
Для расширения числа входных линий можно использовать каскадирование мультиплексоров. На рис. 16.2 показано пирамидальное каскадирование мультиплексоров.
На этом рисунке приведен двухкаскадный мультиплексор типа (16—-I) с управлением по четырем адресным линиям А^…А^. Первая группа мультиплексоров MUXO…MUX3 управляется младшими разрядами адресных сигналов А о и А.
выходной мультиплексор MUX4 управляется старшими рязрядами адресных сигналов А-^ и Ау. Такое каскадирование мультиплексоров почти вдвое увеличивает задержку выходных сигналов.
Реализация четырехвходового мультиплексора может выполняться по уравнению (16.1) или в общем случае — по уравнению (16.2). Так, например, для двувходового мультиплексора можно записать уравнение
Y=Xo-Ao+X^-Ao,
которое реализуется на двувходовых элементах И и ИЛИ, как показано на рис. 16.3 а.
Таблица 16.1
Состояние мультиплексора (4—1)
А, | А, | у |
0 | о | ^0 |
0 | 1 | ^ |
1 | о | Хг |
1 | 1 | X, |
Аналогично реализуется че-тырехвходовой мультиплексор, однако для него потребуются четыре трехвходовых элемента И и один четьгрехвходовой элемент ИЛИ Схема такого мультиплексора, построенного по уравнению (16 1), приведена на рис 16.3 б Для получения прямых и инверсных адресных сигналов используются два дополнительных инвертора Поскольку для построения мультиплексоров с большим числом входов требуются элементы И и ИЛИ с числом входов больше четырех, то их проще выполнять путем каскадирования
Интегральные микросхемы мультиплексоров можно разделить на группы по следующим признакам
• по числу входов 2-, 4-, 8- и 16-входовые,
• по числу мультиплексоров в одном корпусе (числу разрядов),
• по наличию стробирующего входа Е,
Рис 16 2 Пирамидальное каскадирование мультиплексоров (4 -* 1) для реализации выходной функции (16—*1)
• по наличию выхода с тремя состояниями (наличию входа ОЕ),
• по способности передавать сигналы в двух направлениях.
Промышленность выпускает большое количество различных микросхем мультиплексоров, некоторые из которых приведены в табл. 16.2.
Применение мультиплексоров с тремя состояниями выходов позволяет легко увеличить число коммутируемых каналов. На рис. 16.4 показана схема мультиплексора (16-* 1), выполненная на мультиплексорах (8—-1) и дешифраторе 1х2 Выходы Y мультиплексоров DD и DD2 соединены вместе для организации функции «монтажное ИЛИ». При значении адресного сигнала A^=Q включается микросхема DD, а при значении A^=l — микросхема DD2. При включении микросхемы DD на общий выход поступает один из информационных сигналов Ху x^, подключенных к входам DDI. При включении микросхемы DD2 на общий выход поступают сигналы Ху. .х^. В качестве элементов DDI и DD2 в этой схеме можно использовать интегральные микросхемы КР531КП15 (или более медленные ИМС К555КП15)
Другой способ каскадирования ИМС мультиплексоров основан на использовании пирамидальной схемы, приведенной на рис. 16.2. Если взять восемь
Рис. 163. Выполнение мультиплексора (2—1) (а) и (4-*1) (б) на элементах И и ИЛИ
мультиплексоров (8-*!), не имеющих третьего состояния выхода (например, К555КП7), на их адресные входы Ац.-.А^, подать одни и те же адресные сигналы, производящие выбор одного из восьми каналов в каждом мультиплексоре, то общее число входов будет равно 64 (рис. 16.5).
Последний мультиплексор DD9 управляется адресными сигналами А^, Ац, А., и определяет, какой из восьми мультиплексоров DDI…DDS будет подключен к выходу Y. Вход стробирования Е можно использовать только у последнего мультиплексора DD9. Таким образом, на рис. 16.5 показана схема стробируемого мультиплексора с форматом (64-*1).
Помимо основного назначения коммутации входных сигналов мультиплексоры находят применение в сдвигающих устройствах, делителях частоты, триггер-ных устройствах и др.
Демультиплексоры. Демультиплексором (DMX) называют функциональный узел, который обеспечивает передачу цифровой информации, поступающей по одной линии, на несколько выходных линий. Выбор выходной линии осуществляется при помощи сигналов, поступающих на адресные входы. Таким образом, демультиплексор выполняет преобразование, обратное действию мультиплексора.
Обобщенная схема демультиплексора, приведенная на рис. 16.6, сходна со схемой мультиплексора. Входной сигнал х поступает на вход коммутатора и через него передается на выходы Yy…Yn. Адресные сигналы Ay…Ai, имеют то же Таблица 16 2 Интегральные микросхемы мультиплексоров
Наименование микросхемы | Функциональное назначение | Число входов | Число разрядов |
К155КП1 | Стробируемый мультиплексор с инверсным выходом | 16 | 1 |
К555КП2 | Сдвоенный мультиплексор со стробированием | 4 | 2 |
К155КП7 | Стробируемый мультиплексор с прямым и инверсным выходами | 8 | 1 |
К155КП5 | Мультиплексор с прямым выходом | 8 | 1 |
К555КП11 | Четыре стробируемых мультиплексора с тремя состояниями выхода | 2 | 4 |
К555КП12 | Два мультиплексора с тремя состояниями выхода | 4 | 2 |
К555КП13 | Стробируемый мультиплексор с памятью на D-триггерах | 4 | 1 |
КР531КП15 | Мультиплексор с тремя состояниями, прямым и инверсным выходом | 8 | 1 |
К555КП16 | Мультиплексор со стробированием | 2 | 4 |
К555КП17 | Два мультиплексора с тремя состояниями, прямым и инверсным выходами | 4 | 2 |
К531КП18 | Четыре мультиплексора со стробированием и инверсными выходами | 2 | 4 |
К561КПЗ | Двунаправленный мультиплексор со стробированием | 8 | 1 |
К561КП1 | Два двунаправленных мультиплексора со стробированием | 4 | 2 |
назначение, что и у мультиплексора. Сигнал стробирования Е разрешает передачу входного сигнала через коммутатор
Для обозначения коммутационных возможностей демультиплексоров можно пользоваться записью, аналогичной мультиплексорам (1 -*п), где п — число выходов демультиплексора Так, например, демультиплексор (1-*2) имеет два выхода, а демультиплексор (1-^4) — четыре выхода Демультиплексоры, как и мультиплексоры, могут быть полными и неполными. Деление мультиплексоров на эти две категории производится так же, как и у мультиплексоров, с той лишь разницей, что под п понимается число выходов, а не входов, как в мультиплексоре
В качестве примера рассмотрим функционирование демультиплексора (1-^4), состояния входа и выходов которого приведены в табл. 16.3 Используя данные этой таблицы, получим выражение для выходных сигналов демультиплексора
Рис 164 Каскадирование мультиплексоров с тремя состояниями выхода
Рис 165 Схема пирамидального мультиплексора (64—> 1) на мультиплексорах (8—*!)
Структура демультипдексора на элементах И, реализующая уравнения (16—-3), приведена на-puc.l6.76. Схема демультиплек-сора (1—-2), также выполненная на элементах И, приведена на рис. 16.7 я. Инверторы в этих схемах обеспечивают формирование необходимых сигналов управления. В каждой схеме И два входа задействованы для адресных сигналов Ад и А, а на третий вход подается входной сигнал X.
Рис. 16.6. Обобщенная схема демультиплексора
Как следует из уравнений
(16.3), реализация демультиплексора возможна также на элементах ИЛИ. Схема демультиплексора с четырьмя выходами на элементах ИЛИ, построенная по уравнениям (16.3), приведена на рис. 16.8.
Интегральные микросхемы демультиплексоров, так же, как и схемы мультиплексоров, можно разделить на группы по следующим признакам:
• по числу выходов;
• по числу демультиплексоров в одном корпусе;
• по наличию стробирующего импульса Е,
• по способности передавать сигналы в двух направлениях. Поскольку функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов, их условное обозначение сделано одинаковым, а именно ИД. Поэтому такие микросхемы часто называют дешифраторами-демультиплексорами. Так, например, дешифратор К155ИДЗ можно использовать в качестве демультиплексора с форматом (1-*16). При этом входы разрешения дешифрации используются в качестве основного входа демультиплексора X, а адресные входы и выходы используются по прямому назначению. В табл. 16.4 приведены некоторые схемы демультиплексоров и дешифраторов, которые можно использовать качестве демультиплексоров.
Мультиплексоры-демультиплексоры. Среди схем коммутации можно особо выделить схемы, которые способны пропускать сигналы в обоих направлениях.
К таким элементам относится коммутационные микросхемы, выполненные по технологии КМОП. Коммутаторы КМОП способны пропускать как аналоговые, так и цифровые сигналы, в них можно менять местами вход и выход. Такие элементы выпускаются в следующих сериях интегральных микросхем: К176, К561, К564, КР1561, 1564, 590 и 591.
Для обозначения коммутационных возможностей мультиплексоров-
Таблица 163 Состояния демультиплексора (1—^4)
А» | А | Y» | yi | У2 | к, |
о | о | X | о | о | о |
о | 1 | о | х | о | о |
1 | о | о | о | х | о |
1 | 1 | о | о | о | х |
Рис. 16.7. Построение демультиплексоров (l-^) и (1-^4) (б) на элементах И
Рис. 16.8. Построение демультиплексора (1-*4) на элементах ИЛИ
Таблица 16 4 Интегральные схемы демультиплексоров
Наименование микросхемы | Функциональное назначение | Число выходов | Число разрядов |
К155ИДЗ | Дешифратор-мультиплексор со стробированием | 16 | 1 |
К155ИД4 | Два дешифратор-мультиплексора со стробированием | 4 | 2 |
К531ИД7 | Скоростной дешифратор-мультиплексор со стробированием | 8 | 1 |
К531ИД14 | Скоростной дешифратор-мультиплексор | 4 | 2 |
Таблица 16 5 Интегральные схемы мультиплексоров-демультиплексоров
Наименование микросхемы | Функциональное назначение | Число входов-выходов | Число разрядов |
564КП1 | Двухразрядный мультиплексор-демультиплексор | 4 | 2 |
564КП2 | Мультиплексор-демультиплексор с тремя состояниями выхода | 8 | 1 |
590КН1 | Мультиплексор-демультиплексор | 8 | 1 |
демультиплексоров можно пользоваться записью (1-^п), в котором двунаправленная стрелка указывает на двунаправленную передачу сигналов. В табл. 16.5 приведены сведения о некоторых ИМС мультиплексоров-демультиплексоров.
_22Л_Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексоры
Устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, называется мультиплексором.
Название произошло от английского Multiplexer. Мультиплексоры подключают один из входных каналов к выходному под действием управляющего (адресного) кода.
Мультиплексор имеет информационные входы (Do, D1 …), адресные входы (Ао,А1,…), вход С для подачи стробирующего сигнала и один выход Q.
Символически мультиплексор можно представить многоканальным коммутатором, имеющим одностороннюю передачу данных (рис. 1).
Рис. 1. Структурная схема мультиплексора
Каждому информационному входу D. мультиплексора присваивается номер A, называемый адресом. При подаче синхронизирующего сигнала на вход С мультиплексор выбирает один из входов Di, адрес которого задан двоичным кодом на адресных входах А, и подключает его к выходу Q. Число информационных входов nинф и число адресных входов nадр связаны соотношением
На рис. 2 изображена функциональная схема мультиплексора с четырьмя информационными входами.
Рис. 2
При отсутствии стробирующего сигнала (С=0) отсутствует разрешение работы, отсутствует связь между информационными входами и выходом Q=0. Выход является нулевым независимо от информационных и адресных сигналов. При подаче стробирующего сигнала (С = 1) на выход передается логический уровень того из информационных входов Di, номер которого i в двоичной форме задан на адресных входах.
Так, например, при задании адреса A1A0 =112=310на выход Q будет передаваться сигнал информационного входа с адресом 310, т. е. D2
На схемах мультиплексора обозначаются буквами MS или MUX (MULtipleXer). В отечественных сериях микросхем мультиплексорам соответствуют буквы КП, например: К555КП2 — два мультиплексора ТТЛШ с общим дешифратором адреса канала, К564КП1 — двойной четырехканальный мультиплексор КМОП.
Максимальное число информационных входов мультиплексоров, выполненных в виде отдельных интегральных схем, равно 16. Если требуется построить мультиплексорное устройство с большим числом входов, можно объединить мультиплексоры в схему так называемого мультиплексорного дерева. Такое мультиплексорное дерево, построенное на четырехвходовых мультиплексорах, показано на рис. 3.
Схема состоит из четырех мультиплексоров первого уровня с адресными переменными А1,А2 и мультиплексора второго уровня с адресными переменными А3,А4.
Рис. 3
Мультиплексорное устройство имеет 16 входов, разбитых на четверки, которые подключены к отдельным мультиплексорам первого уровня. Мультиплексор второго уровня, подключая к общему выходу устройства выходы отдельных мультиплексоров первого уровня, переключает четверки входов. Внутри четверки требуемый вход выбирается мультиплексором первого уровня. По такой схеме, используя восьмивходовые мультиплексоры, можно построить мультиплексорное устройство, имеющее 64 входа.
Демультиплексор
Демультиплексоры выполняют операцию, обратную операции мультиплексоров — передают данные из одного входного канала в один из нескольких каналов приемников. Демультиплексор имеет один информационный вход и несколько выходов и осуществляет коммутацию входа к одному из выходов, имеющему заданный адрес (номер).
На рис. 4 показана структурная схема демультиплексора. Она включает в себя дешифратор, выходы которого управляют ключами. В зависимости от поданной на адресные входы кодовой комбинации, определяющей номер выходной цепи, дешифратор открывает соответствующий ключ, и вход демультиплексора подключается к определенному выходу.
Рис. 4. Структурная схема демультиплексора
На рис. 5 приведено обозначение демультиплексора.
Рис. 5
Объединяя мультиплексор с демультиплексором, можно построить устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов (рис.6).
Рис. 6
Таким образом, может быть выполнена любая комбинация соединений входов с выходами. Например, при комбинации значений адресных переменных
х1 = 1, х2 = 0, х3 = 0, х4 = 0
вход D2 окажется подключенным к выходу Yo.
Если потребуется большое число выходов, может быть построено демультиплексорное дерево.
Мультиплексоры/ демультиплексоры. Мультиплексоры. Назначение и принцип работы.
Каждому информационному входу мультиплексора присваивается номер, называемый адресом. При подаче стробирующего сигнала на вход С мультиплексор выбирает один из входов, адрес которого задается двоичным кодом на адресных входах, и подключает его к выходу.
рис 1
Таким образом, подавая на адресные входы адреса различных информационных входов, можно передавать цифровые сигналы с этих входов на выход Q. Очевидно, число информационных входов nинф и число адресных входов nадр связаны соотношением nинф = 2nадр.
Таблица 1 | |||
Адресные | Стробирующий сигнал | Выход | |
A1 | A0 | ||
* | * | 0 | 0 |
0 | 1 | D0 | |
0 | 1 | 1 | D1 |
1 | 0 | 1 | D2 |
1 | 1 | 1 | D3 |
Функционирование мультиплексора определяется табл. 1. При отсутствии стробирующего сигнала (C = 0) связь между информационными входами и выходом отсутствует (Q = 0). При подаче стробирующего сигнала (C = l) на выход передается логический уровень того из информационных входов Di, номер которого i в двоичной форме задан на адресных входах. Так, при задании адреса AlA0 = ll2 = 310 на выход Q будет передаваться сигнал информационного входа с адресом 310, т. е. D3.
По этой таблице можно записать следующее логическое выражение для выхода Q:
|
Построенная по этому выражению принципиальная схема мультиплексора показана на рис. 1,б.
В тех случаях, когда требуется передавать на выходы многоразрядные входные данные в параллельной форме, используется параллельное включение мультиплексоров по числу разрядов передаваемых данных.
Использование мультиплексоров для синтеза комбинационных устройств.
Мультиплексоры могут быть использованы для синтеза логических функций. При этом число используемых в схеме элементов (корпусов интегральных микросхем) может быть значительно уменьшено.
Логическое выражение мультиплексора содержит члены со всеми комбинациями адресных переменных. Следовательно, если требуется синтезировать функцию трех переменных f(x1, x2, х3), то две из этих переменных (например, x1, х2) могут быть поданы на адресные входы А1, и А0, и третья x3 — на информационный вход.
Например, пусть требуется синтезировать функцию, заданную табл. 2. Логическое выражение функции
Рассматривая переменные xl, х2 в качестве адресных переменных получим табл. 3, из которой видно, что мультиплексор на выходе Q реализует заданную логическую функцию. Принципиальная схема показана на рис. 2.
Таблица 2 | Таблица 3 | |
|
|
Очевидно, на четырехвходовых мультиплексорах может быть синтезирована любая функция трех переменных, на восьмивходовых мультиплексорах — любая функция четырех переменных и т. д.
При синтезе комбинационных схем мультиплексоры могут быть использованы совместно с элементами некоторого базиса. Пусть общее число переменных функций n. Тогда, если мультиплексор имеет nадр адресных входов, то на них подаются nадр переменных, а на его информационные входы подаются функции n-nадр переменных.
рис 2
рис 3
рис 4
Пусть, например, требуется синтезировать логическую функцию четырех переменных с использованием четырехвходового мультиплексора. Если адресными переменными являются x1, х2, то на информационные входы мультиплексора должны подаваться функции переменных х3 и x4, определяемые показанными в табл. 5 областями таблицы Вейча. Внутри каждой очерченной для информационных входов области таблицы Вейча проводится минимизация обычными методами, после чего строятся схемы, формирующие подаваемые на информационные входы мультиплексора функции.
Покажем этот прием на реализации функции, заданной табл. 6.
При
подаче переменных x1 и х2 на адресные входы мультиплексора на
его информационные входы должны
подаваться D0 = 1; D1 = 0; D2 = x3.
4,
D3 = 
4.
Реализующая заданную функцию схема
показана на рис. 3.
Следует иметь в виду, что синтезируя логическое устройство с использованием мультиплексора, необходимо также построить вариант схемы без использования мультиплексора. Затем сравнением полученных вариантов определить, какой из вариантов оказывается лучшим по числу используемых в схеме корпусов интегральных схем.
Мультиплексор (электроника) — это… Что такое Мультиплексор (электроника)?
Схема мультиплексора 2-к-1.Mультиплексор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.
Аналоговые и цифровые[1][2] мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень (‘0’ или ‘1’) с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами[3] или коммутаторами.
Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором; такие устройства могут называться коммутаторами.
Устройство
Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Коммутатор обслуживает управляющая схема, в которой имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие).
Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных выходов и числом адресных входов действует соотношение , то такой мультиплексор называют полным. Если , то мультиплексор называют неполным.
Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, то есть могут блокировать действие всего устройства.
В качестве управляющей схемы обычно используется дешифратор. В цифровых мультиплексорах логические элементы коммутатора и дешифратора обычно объединяются.
Обобщённая схема мультиплексора
Обобщённая схема мультиплексора.Входные логические сигналы Xi поступают на входы коммутатора и через коммутатор передаются на выход Y. На вход управляющей схемы подаются адресные сигналы Ak (от англ. Address). Мультиплексор также может иметь дополнительный управляющий вход E (от англ. Enable), который разрешает или запрещает прохождение входного сигнала на выход Y.
Кроме этого, некоторые мультиплексоры могут иметь выход с тремя состояниями: два логических состояния 0 и 1, и третье состояние — отключённый выход (высокоимпедансное состояние, Z-состояние — выходное сопротивление равно бесконечности). Перевод мультиплексора в третье состояние производится снятием управляющего сигнала OE (от англ. Output Enable).
Использование
Мультиплексоры могут использоваться в делителях частоты, триггерных устройствах, сдвигающих устройствах и др. Мультиплексоры могут использоваться для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный. Для такого преобразования достаточно подать на информационные входы мультиплексора параллельный двоичный код, а сигналы на адресные входы подавать в такой последовательности, чтобы к выходу поочередно подключались входы, начиная с первого и заканчивая последним.
Обозначение
Мультиплексоры обозначают сочетанием MUX (от англ. multiplexer), а также MS (от англ. multiplexer selector).
Условное графическое обозначение (УГО) мультиплексора «4 в 1».См. также
Примечания
Мультиплексоры: виды, сферы применения и особенности
Автор Исхаков Максим На чтение 3 мин. Просмотров 1.2k. Опубликовано
Мультиплексоры – это специальные сетевые устройства, которые предназначаются для передачи различных потоков информации с большой скоростью. При передаче используется единичная линия связи. Передаваемый поток информации должен обладать маленькой скоростью.
Использование мультиплексоров – актуальная, быстрая и экономная мера. Их применение позволяет отказаться от создания нового канала связи, передающего информацию, независимо проводного или беспроводного.
Особенные черты мультиплексоров
Некоторые моменты влияют на строение мультиплексоров:
1. Количество компонентов, которые являются доступными.
2. Какая технология была применена при создании мультиплексора.
3. Конфигурация мультиплексора. Этот фактор зависит от того, какие задачи будут ставиться перед мультиплексором.
Большой популярностью пользуются модульные мультиплексоры. Это современные конструкции приборов, имеющие некоторое количество сменных модулей. При помощи таких сменных модулей обеспечена возможность, которая позволит изменить конфигурацию мультиплексора, в соответствии с требованиями пользователя и условиями использования.
Работа мультиплексора во многом схожа с работой коммутаторов, обеспечивающих возможность подключения нескольких входов и выхода. Такое сетевое оборудование приводится в действие с помощью двух типов входа. По одному разрешающему и управляющему входу.
На видео: Принцип работы мультиплексора.
Виды мультиплексоров
Мультиплексор – это сетевой специальный прибор. У него несколько простых и управляющих входов и один выход. Наличие определенного числа таких входов определяется имеющимися требованиями пользователя. Обычно количество входов ограничивается максимальным количеством – 16. Сколько будет входов у мультиплексора, столько можно будет каналов для связи. Для обеспечения большего числа входов используют технологию каскадного дерева. Этим обеспечивается создание необходимого пользователю количества сетевых каналов связи на одном сетевом устройстве.
Мультиплексоры могут быть следующих типов:
• Цифровой мультиплексор. Такое устройство выполняет копирование сигналов на выходе. Входом и выходом при копировании сигнала не используется связь, работающая с помощью электрических импульсов.
• Аналоговый мультиплексор. У аналогового мультиплексора способ подключения, который используется для входа и выхода, отличается от подключения цифрового сетевого оборудования. Аналоговое сетевое оборудование использует для того, чтобы подключить вход и выход, соединение при помощи электрических импульсов.
Где применяются мультиплексоры
Мультиплексоры используются во многих областях жизни и работы человека. Очень часто мультиплексоры применяются в телекоммуникационных системах, системах видеонаблюдения и в других областях. Практически все сферы являются очень перспективными для использования мультиплексоров.
Энергетическая сфера очень широко использует мультиплексоры. В этой сфере такие устройства способствуют передаче информационных данных от различных датчиков, которые расположены друг от друга на большом расстоянии.
Информация передается с использованием единичной линии. Коммуникационные сети достаточно часто используют мультиплексоры. Они помогают уменьшить стоимость связи. Именно поэтому операторы связи его часто используют. Результат работы мультиплексора будет более заметным, при условии дальнего расстояния между АТС.
Достаточно популярным становится применение мультиплексоров для проведения видеоконференцсвязи. Это подразумевает двустороннюю передачу, с последующей обработкой, преобразованием и дальнейшим представлением интерактивных информационных данных. Все это происходит в настоящем времени и сигнал передается на достаточно большое расстояние. При организации видеоконференцсвязи учитывается ее вид. От этого вида зависит использование различных специальных сетевых устройств. Могут использоваться специальные групповые или индивидуальные терминалы для проведения видеоконференции.
Индивидуальный терминал применяется при использовании специального режима видеосвязи в реальном времени на своем рабочем месте. Как индивидуальный терминал может использоваться ноутбук, персональный компьютер, смартфон, планшет или специальный терминал, обеспечивающий видеосвязь. Групповой терминал применяется для проведения групповой видеосвязи. Для этого используются комнаты, в которых расположено специальные сетевые приборы. Такие системы имеют только 1 общий выход и некоторое количество входов, которое необходимо для создания видеосвязи. Это могут обеспечить данные сетевые устройства –мультиплексоры.
Для создания новых локальных сетей или расширения возможностей у уже имеющихся всегда используются мульт
Мультиплексор (электроника) — Википедия. Что такое Мультиплексор (электроника)
Схема мультиплексора 2-к-1.Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.
Аналоговые и цифровые[1][2] мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень (‘0’ или ‘1’) с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами[3] или коммутаторами.
Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором; такие устройства могут называться коммутаторами.
Устройство
Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Коммутатор обслуживает управляющая схема, в которой имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие).
Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n{\displaystyle n} и числом адресных входов m{\displaystyle m} действует соотношение n=2m{\displaystyle n=2^{m}}, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m{\displaystyle n<2^{m}}, то мультиплексор называют неполным.
Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, то есть могут блокировать действие всего устройства.
В качестве управляющей схемы обычно используется дешифратор. В цифровых мультиплексорах логические элементы коммутатора и дешифратора обычно объединяются.
Обобщённая схема мультиплексора
Обобщённая схема мультиплексора.Входные логические сигналы Xi поступают на входы внутреннего коммутатора и через коммутатор передаются на выход Y. На вход управляющей схемы подаётся слово адресных сигналов Ak (от англ. Address). Мультиплексор также может иметь дополнительный управляющий вход E (от англ. Enable), иногда этот вход обозначают на схемах CS (от англ. Chip Select — «выбор микросхемы»), который разрешает или запрещает прохождение входного сигнала на выход Y. Логический уровень разрешающего сигнала в разных конкретных моделях мультиплексоров может быть как логическая 1, так и логический 0, но в подавляющем количестве типов мультиплексоров выпускаемых промышленностью разрешающий сигнал логический 0. В разных типах мультиплексоров при запрещающем состоянии передачи на входе E на выходе Y может быть состояние 0 или 1.
Кроме этого, некоторые мультиплексоры имеют выход, который может принимать три состояния: два логических состояния 0 и 1, и третье состояние — отключённый выход (высокоимпедансное состояние, часто говорят, Z-состояние — выходное сопротивление велико, выходной внутренний логический вентиль отключается от выхода специальным внутренним ключом). Такое техническое решение облегчает наращивание количества входных сигналов мультиплексора каскадированием нескольких микросхем мультиплексоров, при этом выходы микросхем просто электрически соединяются. Перевод мультиплексора в третье состояние производится подачей на вход OE (от англ. Output Enable) логической 1, чаще логического 0 — опять же зависит от модели конкретного мультиплексора.
Использование
Мультиплексоры могут использоваться в делителях частоты, триггерных устройствах, сдвигающих устройствах и др. Мультиплексоры могут использоваться для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный. Для такого преобразования достаточно подать на информационные входы мультиплексора параллельный двоичный код, а сигналы на адресные входы подавать в такой последовательности, чтобы к выходу поочередно подключались входы, начиная с первого и заканчивая последним.
Обозначение
Мультиплексоры обозначают сочетанием MUX (от англ. multiplexer), а также MS (от англ. multiplexer selector).
Условное графическое обозначение (УГО) мультиплексора «4 в 1».