3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры
При построении цифровых систем часто возникает потребность пересылки информации от отдельных устройств (каналов передачи) в один канал, или, наоборот, из одного канала к разным устройствам. Например, вводимая в ЭВМ через устройство ввода информация от различных дискретных датчиков передается в один канал данных. При организации такой пересылки информации используются мультиплексоры и демультиплексоры.
3.2.1. Мультиплексоры
Мультиплексор – это устройство, позволяющее переслать информацию с одного из входов на единственный выход. Мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов к выходному под воздействием управляющих сигналов. Он действует подобно коммутатору.
Судя по определению, мультиплексор должен иметь несколько информационных входов D, на которые подается пересылаемая информация, и один выход Q. Для передачи информации между входами и выходом необходимо уметь управлять каналами связи между ними (восстанавливать их или прерывать). Каждый канал имеет свой код, называемый адресом. Код адреса вводится на адресные входы мультиплексора A. Количество адресных входов n связано с количеством информационных входов N выражением N=2n.
Для управления временем (моментом) передачи информации между выбранным входом и выходом служит разрешающий (управляющий) вход СS или Е.
Условное обозначение мультиплексора (без разрешающего входа) приведено на рис. 3.10.
Работа мультиплексора Таблица 3.8
Адресные входы |
Выход |
|
А1 |
А0 |
Q |
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
D0 D1 D2 D3 |
Рис. 3.10. Условное обозначение
мультиплексора
Для построения логической схемы мультиплексора надо задать таблицу истинности (табл. 3.8), в которой указаны только информационные и адресные выводы. Вход СS действует как и обычно: если на него подан уровень логического нуля, то канал передачи информации прерван, если уровень логической единицы, то канал восстановлен и информация передается (на выход Q будет проходить последовательность импульсов, поступающая на информационный вход D, код которого задан набором переменных на адресных входах: например, при адресе 00 на выход проходит информация с входа D0).
Рассмотрим работу мультиплексоров. Состояние выхода Q зависит от значений сигналов на всех информационных входах, а выбор информационного входа определяется значениями адресных переменных (Х0, X1), подаваемых на входы (A0, A1). Значение логического уровня выхода Q определяется значением логического уровня того входа D, адрес которого задается значениями адресных переменных. Так как одновременно может пройти уровень сигнала только от одного информационного входа, то при последовательном опросе входов уровень сигнала на выходе определится суммой произведений адресов входов и значением сигналов на этих входах. Тогда логическое выражение, определяющее значение выходной величины, определится как сумма произведений каждой входной информационной переменной и адресов входа этой переменной:
Q
=
.
Номер входа, подключенного к выходу, будет определяться адресом, определяемым значениями адресных переменных, при этом набор значений адресных переменных можно рассматривать как двоичный номер соединяемого входа (адрес).
По выражению, описывающему работу мультиплексора, нетрудно построить и его логическую схему (рис. 3.11).
Рис. 3.11. Схема мультиплексора
Чтобы передать информацию с входа Di, достаточно подать ее на этот вход и код адреса этого входа на адресные входы. Например, для соединения
входа D2 с выходом Q надо подать на адресные входы X0=0, X1=1. На элемент И, к которому подключены эти адресные входы, подаются открывающие его для прохождения информации со входа D1 единичные уровни сигналов, и информация проходит на выход мультиплексора.
Анализируя работу мультиплексора по схеме (рис. 3.11) и таблице 3.8, нетрудно заметить, что на основании кодов (адресов или номеров входов, заданных в двоичном коде), выбирается один из логических элементов И, который открывается для прохождения информации, то есть по адресным входам мультиплексор выполняет функцию дешифратора, сигналы с выхода которого открывают канал информационного входа с выбранным кодом, управляя ключами на логических элементах И.