Микроэлектроника и цифровая схемотехника

Мультиплексоры и демультиплексоры

Демультиплексор (DMS) – коммутатор сигнала с одного входа на несколько выходов.  При наличии разрешающего входа Е (рис. 5.8, а) дешифратор можно использовать как демультиплексор. Сигнал, подаваемый на вход Е, повторяется на том выходе Y_i, адрес которого подан на входы А и В. При Е = 0  работа дешифратора запрещена (на всех выходах устройства логический 0). Реализация демультиплексора на ЛЭ показана на рис. 5.8, б.

Мультиплексором (MS) называют коммутатор сигналов с нескольких входов на один выход. Для коммутатора с четырех входов Х_i на один выход Y (рис. 5.9, а) выходной сигнал связан с входными соотношением

.                       (5.1)

Это выражение показывает путь реализации мультиплексора на логических элементах (рис. 5.9, б).        

При наличии разрешения на входе Е  (Е = 1)  выход повторяет информацию того входа,  код  которого  подан на адресные входы А и В. При Е = 0 коммутатор закрыт (Y = 0 независимо от сигналов на входах Х_i).

Если цифровой код на адресных входах мультиплексора поочередно перебирает все комбинации двоичных переменных на адресных входах, состояние на выходе последовательно повторяет состояние всех его информационных входов (режим мультиплексирования данных). В этом режиме мультиплексор выполняет преобразование параллельного двоичного кода на информационных входах в последовательный код на его выходе.

Интегральные микросхемы дешифраторов и мультиплексоров часто имеют инверсные выходы, а также группу разрешающих входов (прямых и инверсных), объединенных логикой И (рис. 5.10).

При Е = = 1 на входах управления микросхемы К555ИД7 логический 0 (активный уровень – низкий) формируется на том выходе, код которого подан на информационные входы дешифратора.

Сигнал, подаваемый на один из входов Е демультиплексора К1533ИД3, при заземлении второго входа повторится на том выходе микросхемы, код которого подан на адресные входы. При подаче логического 0 на вход разрешения Е микросхемы К555КП7 на выход коммутируется сигнал с того информационного входа мультиплексора DI_i , код которого подан на его адресные входы.

Среди схем коммутации необходимо особо выделить устройства, которые способны пропускать сигналы в обоих направлениях. К таким элементам относятся коммутационные схемы, выполненные по технологии КМОП с использованием двунаправленных ключей. Коммутаторы КМОП способны пропускать как аналоговые, так и цифровые сигналы, в них можно менять местами вход и выход. Такие микросхемы выполняют функции мультиплексора-демультиплексора (DMS).

Мультиплексоры удо-бно использо-вать для реализации логи-ческих функций, записан-ных непосред-ственно в СДНФ. Любую булеву функцию четырех переменных можно реализовать с помощью во-сьмиканально-го мультиплек-сора. Так,  для реализации, например, логической функции

,

где  D – переменная младшего разряда,         

на адресные входы мультиплексора  К555КП7 поданы входные сигналы А, В, С,  а входы Х0 – Х7 используются как настроечные (рис. 5.11, а). Сравнивая выражение для функции F c логическим уравнением мультиплексора 

получаем условия эквивалентности:

             X0 = X3 = ,     X7 = D,     X5 = + D = 1,    X1 = X2  = X4 = X6 = 0.

Эти соотношения позволяют зашифровать входы мультиплексора на выполнение заданного логического уравнения.

В соответствии с этими условиями построена схема устройства (рис. 5.11, б). Для подачи логической 1 входы микросхем ТТЛШ серий К555 и КР1533 можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно. Для получения сигнала  использован инвертор.