Как увеличить разрядность мультиплексора

Способы наращивания разрядности мультиплексора

Если требуется построить мультиплексорное устройство с большим числом входов, осуществляется каскадирование нескольких коммутаторов (схема, так называемого, мультиплексорного дерева).

Такое мультиплексорное дерево, построенное на 4-х входных мультиплексорах, приведено на рисунке 4.21.

Адресный код Si So обеспечивает параллельное управление мультиплексорами 1-й ступени, при этом одной из 4-х кодовых комбинаций одновременно открываются по одному каналу. Например, при комбинации 11 Fi=D₃, F₂=D₃, F₃=D₃ и F₄=D₃. т.е. проключаются ко 2-й ступени 3, 7, 11 и 15 информационные каналы при нумерации их от 0 до 15. Одновременно при такой же адресной комбинации S₃S₂ (11) на выход мультиплексора подключается только сигнал с одного 15-го информационного канала, т.е. F=f₃.

Аналогичным образом можно получить и более сложные схемы мультиплексоров.

В современных цифровых системах мультиплексоры часто используются для формирования различных логических функций.

Рассмотрим мультиплексор «из 8 в 1». Выходная функция F содержит все кодовые комбинации переменных А^Ао- Поэтому при подаче на входы соответствующих значений D1 на выходе можно подучить любую логическую функцию.

Рис. 4.21 Мультиплексорное дерево, построенное на 4-х входных мультиплексорах

Порядок реализации заданной функции с помощью мультиплексора с п- адресными входами:

• — минимизировать заданную функцию;
• — в полученной МДНФ выделить п переменных, имеющих наибольшее вхождение в слагаемые;
• — преобразовать МДНФ таким образом, чтобы обеспечить вхождение выделенных переменных во все слагаемые функции (для этого необходимо умножить слагаемые с недостающими переменными на выражение вида (Xvl);
• — выполнить упрощение функции путем вынесения за скобки конъюнкций выделенных п переменных (они будут использованы в качестве адресующих кодов).

В результате всех этих преобразований получим выражение исходной логической функции, реализуемой мультиплексором «из 2″ в 1» при условии, что на его адресные шины подаются выделенные переменные, а на информационных входах реализуются логические выражения, заключенные в скобках.

• 1. Если выражение в скобках отсутствует (равно 0) или равно 1, или одной из входных переменных, то дополнительных схем для реализации заданной функции не требуется.
• 2. Если же выражение в скобках является функциями 2-х и более переменных, то их необходимо реализовать с помощью дополнительных логических схем или отдельных мультиплексоров.

Рассмотрим пример реализации с помощью мультиплексора «из 4 в 1» логической функции:

Определяем число вхождений переменных (с инверсией и без инверсии) в заданную функцию: А, В, С — по три, D — четыре, Е — два.

Выберем две переменные: D и любую из первых трех (например С).

Преобразуем функцию, вводя С и D во все слагаемые, где они отсутствуют:

Если в качестве адресующего кода взять переменные CD, то CD соответствует коду 00,

Частные функции в скобках могут быть реализованы либо логической схемой (например в булевом базисе ЛЭ), либо с помощью мультиплексора по вышерассмотренным правилам.

Один из вариантов реализации приведен на рисунке 4.22.

Рис.4.22 Реализация функции с помощью мультиплексора

Увеличение разрядности мультиплексора

Используя два мультиплексора, например, MUX (2-1) количество входов можно увеличить в два раза, реализуя MUX (4-1), если подавать на входы EI старший разряд адресной переменной (A ₁) со своими значениями, заданными в функции.

Этот сигнал будет попеременно подключать в работу первый или второй мультиплексор (рис. 3.6, а; табл. 3.7).

Рис. Увеличение разрядности,

а – реализация MUX (4-1) на двух MUX (2-1),

б – реализация MUX (3-1) на двух MUX (2-1)

Таблица истинности MUX (4-1)

№	Входы	Выходы
Служебные	Информационные	Адресные
MUX 2	MUX 1
EI	X 3	X 2	X 1	X 0	A 1	A 0	F
–	–	–	X 0	X 0
–	–	X 1	–	X 1
–	X 2	–	–	X 2
X 3	–	–	–	X 3

Аналитическое выражение работы MUX (4-1), согласно таблице и схеме а:

Примеры использования мультиплексоров:

— передача данных от нескольких источников сигналов по общему каналу с разделением во времени;

— преобразование параллельного кода в последовательный код (модем);

— постоянные запоминающие устройства;

— в качестве дешифраторов;

— регистры сдвига (совместно с приоритетным шифратором);

— преобразование целых чисел из формата с фиксированной запятой в формат с плавающей запятой и обратное преобразование;

— для передачи четырех восьмибитовых слов в параллельном коде на восьмибитовый выход. Применяется в микропроцессорной технике.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Рекомендуем для прочтения:

Возрастные особенности органа зрения и зрительного анализатора У новорожденных размеры глазного яблока меньше, чем у взрослых (диаметр глазного яблока &ndash.
Полы: классификация, требования, материалы, конструктивные решения Все перекрытия, кроме чердачных, включают в себя полы. Конструкция пола состоит из ряда слоев. В соответствии с П1-03 к СНиП.
Концепция зоны ближайшего развития (Л.С. Выготский) 4.3.1. Понятие «зона ближайшего развития» 4.3.2. Обученность.
Цели и основные задачи психологии как науки Психология как наука и учебная дисциплина. Классификация психических явлений. 1. Психология&nbsp.
Систематизация законодательства: понятие и виды Возникновение, изменение, прекращение правоотношений регламентируется огромным количеством нормативно-правовых актов.

Увеличение разрядности мультиплексора

Используя два мультиплексора, например, MUX(2-1) количество входов можно увеличить в два раза, реализуя MUX(4-1), если подавать на входы EI старший разряд адресной переменной (A₁) со своими значениями, заданными в функции.

Этот сигнал будет попеременно подключать в работу первый или второй мультиплексор (рис. 3.6, а; табл. 3.7).

Рис. Увеличение разрядности,

а – реализация MUX(4-1) на двух MUX(2-1),

б – реализация MUX(3-1) на двух MUX(2-1)

Таблица истинности MUX(4-1)

MUX 2

MUX 1

Аналитическое выражение работы MUX(4-1), согласно таблице и схеме а:

Примеры использования мультиплексоров:

— передача данных от нескольких источников сигналов по общему каналу с разделением во времени;

— преобразование параллельного кода в последовательный код (модем);

— постоянные запоминающие устройства;

— в качестве дешифраторов;

— регистры сдвига (совместно с приоритетным шифратором);

— преобразование целых чисел из формата с фиксированной запятой в формат с плавающей запятой и обратное преобразование;

— для передачи четырех восьмибитовых слов в параллельном коде на восьмибитовый выход. Применяется в микропроцессорной технике.

12.3.2. Демультиплексоры

Демультиплексором называют устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах.

Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору.

Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS.

Рис. Функциональная схема демультиплексора

с двумя выходами

Если соотношение между числом выходов n и числом адресных входов m определяется равенством n=2m, то такой демультипликатор называют полным, при n

Рассмотрим функционирование демультипликатора с двумя выходами, который условно изображен в виде коммутатора, а состояние его входов приведено в таблице (рис.). Из этой таблицы следует: , т.е. реализовать такое устройство можно так, как показано на рис. .

Рис. Реализация демультиплексора с двумя выходами

на логических элементах И

Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов.

Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информа-ционный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначе-нии как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы – ИД. Выпускают дешифраторы (демультиплексоры) К155ИД3, К531ИД7 и др.

Демультиплексоры передают сигнал с информационного входа на один из выходов, номер которого равен десятичному эквиваленту двоичного кода на адресных входах. Это дешифратор c передачей данных на активный выход.

Различают однонаправленные демультиплексоры, в которых цифровая информация передается в одном направлении. А также двунаправленные демультиплексоры, где цифровая и аналоговая информация передается в обе стороны.

Обозначение демультиплексора DMX (1 – n), где n – количество выходов.

На рис. представлен DMX (1 – 2), работа которого основана на уравнениях:

где: А₀ – адресный вход; Х₀ – информационный вход.

Рис. Дешифратор DMX(1-2):

а – схема дешифратора,

б – механический аналог на переключателе,

в – графическое обозначение

Принцип работы демультиплексора DMX (2–1) поясняется таблицей истинности.

Таблица истинности мультиплексора MUX (2 – 1)

Входы

Выходы

Служебный

Информационный

Адресный

Информационные

EI

X₀

A₀

F₁

F₀

1

0

0

0

2

1

X₀

0

X₀

0

3

1

X₀

1

1

X₀

Примечание: вместо прочерка может использоваться любое значение переменной

В состав демультиплексора обычно включают двоичный дешифратор, как показано на рис. 3.2 для простейшей схемы DMX (4-1).

Это позволяет управлять переключением информационных выходов при помощи двоичных кодов, подаваемых на управляющие входы.

Количество информационных выходов в таких схемах выбирают кратным степени числа два.

27.1 Мультиплексоры

Мультиплексор – это КЦУ, которое выполняет роль электронного коммутатора.

Мультиплексоры предназначены для поочередной передачи на один выход одного из нескольких входных сигналов, то есть для их мультиплексирования. Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Например, 2-канальный 4-разрядный мультиплексор имеет 4 выхода, на каждый из которых может передаваться один из двух входных сигналов. А 4-канальный 2-разрядный мультиплексор имеет 2 выхода, на каждый из которых может передаваться один из четырех входных сигналов. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов – от 1 до 4, причем чем больше каналов имеет мультиплексор, тем меньше у него разрядов.

Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса, подаваемого на специальные адресные линии. Например, для 4-канального мультиплексора необходим 2-разрядный управляющий (адресный) код, а для 16-канального — 4-разрядный код. Разряды кода обозначаются 1, 2, 4, 8 или А0, А1, А2, А3. Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом Z. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсными. ВыходZпозволяет объединять выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. Некоторые микросхемы мультиплексоров имеют вход разрешения/запрета С (другое обозначение – S), который при запрете устанавливает прямой выход в нулевой уровень (либо вZ-состояние в зависимости от типа мультиплексора). Внутренняя структурная схема мультиплексора показана на рисунке 27.1, а, УГО типичного мультиплексора показано на рисунке 27.1, б. Таблица истинности мультиплексора приведена в таблице 27.1.

Рисунок 27.1 – Внутренняя структурная схема мультиплексора (а)

и его условно-графическое обозначение (б)

Таблица 27.1 – Таблица истинности мультиплексора