Мультиплексоры, демультиплексоры
Мультиплексоры (селекторы) и демультиплексоры (распределители) относятся к узлам ЦУ комбинационного типа, предназначенным для логической коммутации сигналов.
Они получили широкое распространение в аппаратуре многоканальной связи для формирования и разделения цифровых сигналов, в аппаратуре автоматической связи для коммутации каналов, а также для формирования различных логических функций.
Совместное использование мультиплексоров и демультиплексоров позволяет реализовать различные схемы коммутаторов, соединяющих источники и приемники информации в соответствии с заданным адресом.
Принципы построения и работа мультиплексора
Мультиплексором называется функциональный узел, управляемый кодом и обеспечивающий логическую коммутацию одного из информационных входов к общему выходу.
Входы мультиплексора делятся на информационные и управляющие (адресующие).
На информационные входы подаются двоичные сигналы (либо 0 либо 1).
Управляющие (адресующие) сигналы представляют собой кодовые комбинации, обеспечивающие прозрачность для одного из информационных входов.
Обычно двоичный адресный код соответствует десятичному номеру коммутируемого информационного входа.
Например: код 101 управляет 5-м информационным входом; код 1010 управляет 10-м информационным входом и т.д.
Если n-разрядность используемого адресного кода, то число возможных адресов т.е. информационных входов NBx = 2П, т.е. при использовании
- 2- х разрядного кода NBXmax = 4;
- 3- х разрядного кода NBXmax = 8 и т.д.
Рассмотрим принцип построения и логику работы 3-х разрядного мультиплексора. По определению сигнал на выходе F соответствует сигналу на входе Dj (F=Dj) только при определенной кодовой комбинации. Составим таблицу истинности:
Таблица 4.8
|
Номер информационного канала |
Адресный код |
Сигнал на выходе |
||
|
а2 |
А| |
Ао |
F |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Do |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
D, |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
d2 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
D3 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
d4 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
d5 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
D6 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
d7 |
А2 - старший разряд управляющего кода;
Dj - сигнал на выходе i-ro информационного канала;
F - общий выход мультиплексора.
В соответствии с таблицей запишем БФ для F в СДНФ:
Функция (4.7) может быть реализована в любом базисе логических элементов. Проще всего построить схему мультиплексора в булевом базисе (рис. 4.19).
Из анализа таблицы состояний и выражения (4.7) следует, что при каждой конкретной комбинации управляющего кода прозрачным для входного сигнала Dj будет только один ЛЭ И (на его входе А; (А,) соответствует логической 1), который подключает этот сигнал к выходу, т.е. F = Dj.
Как следует из рисунка 4.19, реализация БФ требует источник парафаз- ных управляющих сигналов (Aj и Ai).
Рис. 4.19 Схема мультиплексора в булевом базисе
В реальные схемы мультиплексоров вводят управляющие дешифраторы, число выходов которых равно числу информационных входов. Выходной сигнал дешифратора (логическая 1) включает соответствующий ЛЭ И, причем в любой момент времени может быть открыт только один ЛЭ.
При необходимости в схему мультиплексора может быть введен тактовый сигнал С.
Вариант схемы 3-х разрядного мультиплексора (8 в 1) с управляющим дешифратором и его УГО приведены на рисунке 4.20.
Мультиплексоры входят в состав многих ИМС. Типовые структуры логических коммутаторов имеются в сериях ИМС К155, К500, К555. В серии ИМС К155, например, имеются:
КП1 - логический коммутатор «16 в 1» с управляющим дешифратором;
КП2 - мультиплексор на две 4-х канальные группы;
КП5, КП7 - мультиплексоры «8 в 1» с управляющим дешифратором.
Мультиплексоры, реализованные в других сериях, можно найти в справочниках по ИМС.
Рис. 4.20 Схема 3-х разрядного мультиплексора (8 в 1) с управляющим дешифратором и его УГО
