Multiplexer - Multiplexer

Skjematisk av en 2-til-1 multiplexer. Det kan likestilles med en kontrollert bryter.

Skjematisk av en 1 til 2 demultiplexer. Som en multiplexer kan den likestilles med en kontrollert bryter.

I elektronikk er en multiplexer (eller mux ; stavet noen ganger som multiplexor ), også kjent som en datavelger , en enhet som velger mellom flere analoge eller digitale inngangssignaler og videresender den valgte inngangen til en enkelt utgangslinje. Valget styres av et eget sett med digitale innganger kjent som utvalgslinjer. En multiplexer av innganger har utvalgslinjer, som brukes til å velge hvilken inngangslinje som skal sendes til utgangen. ${\ displaystyle 2^{n}}$${\ displaystyle n}$

En multiplekser gjør det mulig for flere inngangssignaler for å dele en enhet eller ressurs, for eksempel, en analog-til-digital omformer eller en kommunikasjonsoverføringsmedium , i stedet for å ha en enhet pr inngangssignal. Multiplexere kan også brukes til å implementere boolske funksjoner med flere variabler.

Motsatt er en demultiplexer (eller demux ) en enhet som tar en enkelt inngang og velger signaler fra utgangen til den kompatible muxen , som er koblet til enkeltinngangen, og en delt valglinje. En multiplexer brukes ofte med en komplementær demultiplexer i mottakerenden.

En elektronisk multiplexer kan betraktes som en multi-input, single-output switch og en demultiplexer som en single-input, multiple-output switch. Det skjematiske symbolet for en multiplexer er en likebenet trapes med den lengre parallelle siden som inneholder inngangspinnene og den korte parallelle siden som inneholder utgangsstiften. Skjematikken til høyre viser en 2-til-1 multiplexer til venstre og en tilsvarende bryter til høyre. Den ledning forbinder ønsket inngang til utgangen. ${\ displaystyle sel}$

applikasjoner

Den grunnleggende funksjonen til en multiplexer: å kombinere flere innganger til en enkelt datastrøm. På mottakersiden deler en demultiplexer enkelt datastrømmen inn i de originale multiple signalene.

En bruk for multiplexere er å spare tilkoblinger over en enkelt kanal, ved å koble multiplexerens enkeltutgang til demultiplexerens enkeltinngang. Bildet til høyre viser denne fordelen. I dette tilfellet er kostnaden for å implementere separate kanaler for hver datakilde høyere enn kostnaden og ulempen ved å tilby multiplexing/demultiplexing -funksjonene.

Ved mottaksenden av datalinken er det vanligvis nødvendig med en komplementær demultiplexer for å bryte den enkelte datastrømmen tilbake til de opprinnelige strømmer. I noen tilfeller kan fjernenden systemet ha større funksjonalitet enn en enkel demultiplexer; og selv om demultiplexingen fortsatt skjer teknisk, kan det aldri bli implementert diskret. Dette vil være tilfelle når for eksempel en multiplexer betjener et antall IP -nettverksbrukere; og mater deretter direkte inn i en ruter , som umiddelbart leser innholdet i hele lenken i rutingsprosessoren ; og deretter gjør demultiplexingen i minnet hvorfra den vil bli konvertert direkte til IP -seksjoner.

Ofte kombineres en multiplexer og demultiplexer til et enkelt utstyr, som ganske enkelt refereres til som en multiplexer . Begge kretselementene er nødvendige i begge ender av en overføringslenke fordi de fleste kommunikasjonssystemer sender i begge retninger .

I analog kretsdesign er en multiplexer en spesiell type analog bryter som kobler ett signal valgt fra flere innganger til en enkelt utgang.

Digitale multiplexere

I design av digitale kretser har velgertrådene en digital verdi. Når det gjelder en 2-til-1-multiplexer, vil en logisk verdi på 0 koble seg til utgangen, mens en logisk verdi på 1 ville koble seg til utgangen. I større multiplexere er antall velgerpinner lik hvor er antall innganger. ${\ displaystyle I_ {0}}$${\ displaystyle I_ {1}}$${\ displaystyle \ left \ lceil \ log _ {2} (n) \ right \ rceil}$${\ displaystyle n}$

For eksempel vil 9 til 16 innganger kreve ikke færre enn 4 velgerpinner og 17 til 32 innganger vil kreve ikke færre enn 5 velgerpinner. Den binære verdien som er uttrykt på disse velgerpinnene, bestemmer den valgte inngangspinnen.

En 2-til-1-multiplexer har en boolsk ligning der og er de to inngangene, er velgerinngangen og er utgangen: ${\ displaystyle A}$${\ displaystyle B}$${\ displaystyle S_ {0}}$${\ displaystyle Z}$

${\ displaystyle Z = (A \ kile \ neg S_ {0}) \ vee (B \ kile S_ {0})}}$

En 2-til-1 mux

Som kan uttrykkes som en sannhetstabell :

${\ displaystyle S_ {0}}$	${\ displaystyle A}$	${\ displaystyle B}$	${\ displaystyle Z}$
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Eller, i enklere notasjon:

${\ displaystyle S_ {0}}$	${\ displaystyle Z}$
0	EN
1	B

Disse tabellene viser at når da men når da . En enkel realisering av denne 2-til-1-multiplexeren vil trenge 2 OG-porter, en OR-port og en NOT-port. Selv om dette er matematisk korrekt, vil en direkte fysisk implementering være utsatt for løpsforhold som krever ytterligere porter for å undertrykke. ${\ displaystyle S_ {0} = 0}$${\ displaystyle Z = A}$${\ displaystyle S_ {0} = 1}$${\ displaystyle Z = B}$

Større multiplexere er også vanlige og krever, som nevnt ovenfor, velgerpinner for innganger. Andre vanlige størrelser er 4-til-1, 8-til-1 og 16-til-1. Siden digital logikk bruker binære verdier, brukes potensene på 2 (4, 8, 16) for maksimalt å kontrollere et antall innganger for det gitte antallet velgerinnganger. ${\ displaystyle \ left \ lceil \ log _ {2} (n) \ right \ rceil}$${\ displaystyle n}$

• 

  4-til-1 mux

• 

  8-til-1 mux

• 

  16 til 1 mux

Den boolske ligningen for en 4-til-1 multiplexer er:

${\ displaystyle Z = (A \ kile \ neg {S_ {0}} \ kile \ neg S_ {1}) \ vee (B \ kile S_ {0} \ kile \ neg S_ {1}) \ vee (C \ kile \ neg S_ {0} \ kile S_ {1}) \ vee (D \ kile S_ {0} \ kile S_ {1})}$

Følgende 4-til-1-multiplexer er konstruert av 3-tilstandsbuffere og AND-porter (AND-portene fungerer som dekoder):

En 4: 1 MUX -krets som bruker 3 inngang OG og andre porter

Abonnementene på inngangene angir desimalverdien til de binære kontrollinngangene som inngangen slippes gjennom. ${\ displaystyle I_ {n}}$

Kjedemultiplexere

Større multiplexere kan konstrueres ved å bruke mindre multiplexere ved å lenke dem sammen. For eksempel kan en 8-til-1-multiplexer lages med to 4-til-1 og en 2-til-1-multiplexere. De to 4-til-1-multiplexerutgangene mates inn i 2-til-1 med velgerpinnene på 4-til-1-ene satt parallelt og gir et totalt antall velgerinnganger til 3, noe som tilsvarer en 8-til -1.

Liste over IC -er som tilbyr multipleksing

Signetics S54S157 quad 2: 1 mux

For 7400 -serienummer i tabellen nedenfor er "x" logikkfamilien.

Digitale demultiplexere

Demultiplexere tar en datainngang og et antall utvalgsinnganger, og de har flere utganger. De videresender datainngangen til en av utgangene, avhengig av verdiene til valginngangene. Demultiplexere er noen ganger praktiske for å designe generell logikk, fordi hvis demultiplexerens inngang alltid er sann, fungerer demultiplexeren som en binær dekoder . Dette betyr at enhver funksjon av markeringsbitene kan konstrueres ved logisk ELLER å angi det riktige settet med utganger.

Hvis X er inngangen og S er velgeren, og A og B er utgangene:

$${\ displaystyle A = (X \ wedge \ neg S)}$$

$${\ displaystyle B = (X \ kile S)}$$

Eksempel: En enkelt-bit-til-4-linje demultiplexer

Liste over ICer som gir demultiplexing

Fairchild 74F138

For 7400 -serienummer i tabellen nedenfor er "x" logikkfamilien.

Multiplexere som PLD -er

Multiplexere kan også brukes som programmerbare logiske enheter for å implementere boolske funksjoner. Enhver boolsk funksjon av n variabler og ett resultat kan implementeres med en multiplexer med n selector innganger. Variablene er koblet til velgerinngangene, og funksjonsresultatet, 0 eller 1, for hver mulig kombinasjon av velgerinnganger er koblet til den tilsvarende datainngangen. Hvis en av variablene (for eksempel D ) også er tilgjengelig invertert, er en multiplexer med n -1 velgerinnganger tilstrekkelig; datainngangene er koblet til 0, 1, D eller ~ D , i henhold til ønsket utgang for hver kombinasjon av velgerinngangene.

Se også

• Digital abonnentlinjetilgangsmultiplekser (DSLAM)
• Invers multiplexer
• Multiplexing
  • Kode-divisjonsmultipleksering
  • Frekvensdeling multiplexing
  • Tidsdeling multiplexing
  • Bølgelengde-divisjonsmultipleksering
  • Statistisk multiplexing
  • Charlieplexing
• Prioritetskoder
• Regel 184 , en mobilautomat der hver celle fungerer som en multiplexer for verdiene fra de to tilstøtende cellene
• Statistisk multiplexer

Referanser

Videre lesning

• M. Morris Mano; Charles R. Kime (2008). Logic and Computer Design Fundamentals (4 utg.). Prentice Hall . ISBN 978-0-13-198926-9.

Eksterne linker

• Ordbokdefinisjonen av multiplexer på Wiktionary
• Media relatert til multiplexere på Wikimedia Commons