Мультиплексор қандай функцияларды орындайды? Мультиплексорлар

Цифрлық мультиплексор – бірнеше деректер көздерінен шығыс арнасына ақпаратты басқарылатын тасымалдауға арналған логикалық біріктірілген құрылғы. Шын мәнінде, бұл құрылғы бірнеше сандық позиция қосқыштары болып табылады. Цифрлық мультиплексор кіріс сигналдарын бір шығыс сызығына ауыстырып қосқыш болып табылады.

Бұл құрылғыда кірістердің үш тобы бар:

• адрестелетін, ол бойынша шығысқа қандай ақпарат кірісі қосылуы керектігін анықтайды;
• ақпараттық;
• мүмкіндік береді (строб).

Өндірілетін сандық мультиплексорда ең көбі 16 ақпарат кірісі болады. Егер жобаланатын құрылғы үлкенірек санды қажет етсе, онда бірнеше микросұлбалардан мультиплексор деп аталатын ағаштың құрылымы құрастырылады.

Цифрлық мультиплексорды кез келген дерлік логикалық құрылғыны синтездеу үшін пайдалануға болады, бұл схемаларда қолданылатын логикалық элементтердің санын айтарлықтай азайтады.

Мультиплексорлар негізіндегі құрылғыларды синтездеу ережелері:

• шығыс функциясы үшін Карно картасы құрастырылған (айнымалы функциялардың мәндері негізінде);
• мультиплексор сұлбасында пайдалану реті таңдалады;
• қолданылатын мультиплексордың ретіне сәйкес келетін бүркемелеу матрицасы құрастырылған;
• алынған матрицаны Карно картасына енгізу керек;
• осыдан кейін функция матрицаның әрбір облысы үшін бөлек минимизацияланады;
• Минимизациялау нәтижелері бойынша схеманы құру қажет.

Енді теориядан практикаға көшейік. Мұндай құрылғылардың қайда қолданылатынын қарастырыңыз.

Икемді мультиплексорлар (дауыс) 2048 кбит/с жылдамдықпен цифрлық ағындарды (бастапқы) қалыптастыруға, сондай-ақ 64 кбит/с жылдамдықпен электрондық арналарды кросс-коммутацияның цифрлық интерфейстерінен алынған мәліметтерді, сандық ағынды желі арқылы жіберуге арналған. IP / Ethernet желісі және желілік сигнализация мен физикалық қосылыстарды түрлендіру үшін.

Мұндай құрылғыны пайдалана отырып, төрт E1 ағыны үшін 1 немесе 2 немесе 128 абоненттік жиынтықта 60-қа дейін (кейбір үлгілерде бұл көрсеткіш одан да көп болуы мүмкін) аналогтық тоқтатуларды ауыстыра аласыз. Әдетте, диапазондық сигнализациясы бар PM желілері аналогтық аяқтаулар ретінде әрекет етеді немесе сигнал беру бөлек арнада жүзеге асырылады. Дауыс арнасының деректерін ADPCM кодтауы арқылы әр арнаға 32 немесе 16 кбит/с дейін қысуға болады.

Икемді мультиплексорлар хабар тарату қосылымдарын пайдалануға мүмкіндік береді, яғни цифрлық немесе аналогтық арналардың бірінен сигналдарды бірнеше басқа арналарға беру үшін. Көбінесе хабар тарату бағдарламаларын бір уақытта бірнеше әртүрлі орындарға беру үшін пайдаланылады.

Оптикалық мультиплексорлар амплитудасы немесе фазасы, сондай-ақ толқын ұзындығы бойынша ерекшеленетін жарық сәулелерін пайдаланып деректер ағындарымен жұмыс істеуге арналған құрылғылар. Мұндай құрылғылардың артықшылықтарына сыртқы әсерлерге төзімділік, техникалық қауіпсіздік, жіберілетін ақпаратты бұзудан қорғау жатады.

Компьютер схемаларында жеке пайдасыз болып көрінетін көптеген бөліктер бар (және көп жағдайда олар). Бірақ олар физика заңдарын ұстана отырып, логикалық жүйеге жиналған кезде олар жай ғана алмастырылмайтын болып шығуы мүмкін. жақсы үлгімультиплексорлар және демультиплексорлар болып табылады. Олар байланыс жүйелерін құруда маңызды рөл атқарады. Мультиплексор оңай. Ал сіз мақаланы оқу арқылы өзіңіз көресіз.

Мультиплексор - бұл не?

Мультиплексор - бірнеше кірістің біреуін таңдап, одан кейін оның шығысына қосылатын құрылғы. Мұның бәрі екілік кодтың күйіне байланысты. Мультиплексор бірнеше кірісі және бір ғана шығысы бар сигнал ауыстырғыш ретінде пайдаланылады. Оның жұмыс істеу механизмін келесі кесте арқылы сипаттауға болады:

Ұқсас кестелерді бағдарламалауды оқығанда, нақтырақ айтқанда, есептерді шығарғанда көруге болады. логикалық таңдау. Біріншіден, аналогтық мультиплексор туралы. Олар кірістер мен шығыстарды тікелей қосады. Оптикалық мультиплексор бар, ол күрделірек. Олар жай ғана алған мәндерін көшіреді.

Демультиплексор дегеніміз не?

Демультиплексор – бір кіріс және бірнеше шығысы бар құрылғы. Немен байланысты болады - екілік кодты анықтайды. Ол үшін ол оқылады және қажетті мәнге ие шығыс кіріске қосылады. Көріп отырғаныңыздай, бұл құрылғылар толыққанды жұмыс үшін жұппен жұмыс істеудің қажеті жоқ, бірақ олар орындайтын функционалдылыққа байланысты өз атауын алды.

Мультиплексор тізбегі

Мультиплексор сұлбасын қарастырайық. Ең үлкен бөлігі ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ элементі болып табылады. Оның екіден және теориялық жағынан шексіздікке дейінгі әр түрлі саны болуы мүмкін. Бірақ, әдетте, олар 8-ден артық кіріс үшін жасалмайды. Әрбір жеке кіріс инвертор деп аталады. Сол жақтағылар ақпараттық деп аталады. Ортасында мекенжай кірістері орналасқан. Оң жақта әдетте мультиплексордың өзі жұмыс істейтінін анықтайтын элемент қосылады. Бұл инверттелген кіріспен толықтырылуы мүмкін. Енгізулер санын жазбаша белгілеу және бұл мультиплексор екенін көрсету үшін осы типтегі жазбалар пайдаланылады: «1 * 2». Бірлік құрылғыға баратын түйреуіштер саны ретінде түсініледі. Екі шығысты белгілеу үшін пайдаланылады және әдетте 1-ге тең. Адрес кірістерінің санына байланысты мультиплексордың қандай бит болатыны анықталады және бұл жағдайда формула қолданылады: 2 n . n орнына қажетті мәнді ауыстырыңыз. Бұл жағдайда 2 2 \u003d 4. Егер екілік немесе үштік мультиплексор үшін кірістер мен шығыстар санының айырмашылығы сәйкесінше екі және үш болса, онда олар толық деп аталады. Төменгі мәнде олар толық емес. Бұл құрылғыда мультиплексор бар. Схема оның құрылымы туралы толық түсінікке ие болу үшін қосымша сурет ретінде ұсынылған.

Демультиплексор тізбегі

Демультиплексорлардағы арналарды ауыстыру үшін тек «ЖӘНЕ» логикалық элементтері қолданылады. CMOS чиптері көбінесе FET қосқыштары арқылы құрастырылатынын есте сақтаңыз. Сондықтан демультиплексор ұғымы оларға қолданылмайды. Бір құрылғының қасиеттерін диаметральді түрде қарама-қарсы етіп өзгертуге болады ма? Иә, егер сіз ақпарат шығыстары мен кірістерін ауыстырсаңыз, нәтижесінде «мультиплексор» атауына «de-» префиксі қосылуы мүмкін. Мақсаты бойынша олар декодерлерге ұқсас. Бар айырмашылыққа қарамастан, отандық микросұлбалардағы екі құрылғы да бірдей әріптермен белгіленеді - ID. Демультиплексорлар бір операндты (бір кірісті, унитарлы) логикалық функцияларды орындайды, олардың айтарлықтай саны бар. опцияларсигналға жауап.

Мультиплексорлардың түрлері

Негізінде мультиплексорлардың тек екі түрі бар:

1. Терминал. Бұл түрімультиплексорлар кейбір мәліметтер жіберілетін байланыс желісінің ұштарында орналасады.
2. енгізу/шығару. Олар жалпы ағыннан ақпараттың бірнеше арналарын жою үшін байланыс желісі үзілісінде орнатылатын құралдар ретінде пайдаланылады. Осылайша қымбатырақ механизмдер болып табылатын терминалдық мультиплексорларды орнату қажеттілігі айналып өтеді.

Мультиплексорлардың құны

Айта кету керек, мультиплексорлар арзан рахат емес. Қазіргі уақытта ең арзаны 12 мың рубльден асады, жоғарғы шегі - 270 000. Бірақ мұндай бағаларда да олар жаңа желіні салудан гөрі әрқашан дерлік тиімдірек. Бірақ мұндай артықшылық жұмыстың барлық көлемін дұрыс орындай алатын және мультиплексорды дұрыс орната алатын білікті мамандар болған жағдайда ғана болады. Толық жұмыс істейтін маман болмаса, баға сәл көтерілуі мүмкін. Бірақ оларды әрқашан мамандандырылған компанияларда жалдауға болады.

Мультиплекстеу

Сигналдарды мультиплекстеу байланыс арналарының өздеріне айтарлықтай шығындар есебінен, сондай-ақ оларға қызмет көрсету шығындары есебінен жүзеге асырылады. Оның үстіне, таза физикалық тұрғыдан алғанда, қазір қол жетімді нәрсе өзінің әлеуетін толық пайдаланбайды. Жүйеде жұмыс істеу үшін мультиплексорды орнату жаңа арнаны ұйымдастырудан гөрі ақша тұрғысынан тиімдірек. Сонымен қатар, бұл процеске аз уақыт жұмсауға тура келеді, бұл да белгілі бір материалдық пайданы білдіреді.

Мақаланың аясында біз жиілікті мультиплексирлеудің жұмыс істеу принципімен танысамыз. Оның көмегімен ортақ байланыс арнасындағы әрбір кіріс ағыны үшін жеке жиілік диапазоны арнайы бөлінген. Ал мультиплексорға кіріс спектрлердің әрқайсысының спектрін мәндердің әртүрлі диапазонына көшіру міндеті қойылады. Бұл әртүрлі арналарды кесіп өту мүмкіндігін болдырмау үшін жасалады. Белгіленген шектен шыққанда да бір-біріне кедергі болмас үшін күзет аралық технологиясын қолданады. Бұл олардың әрбір арна арасында белгілі бір жиілікті қалдыруында жатыр, бұл проблемалардың соққысын алады және жүйенің жалпы күйіне әсер етпейді. FDMA мультиплекстеу оптикалық және электрлік байланыс желілерінде қолданылуы мүмкін.

Шектеулі ресурстардан механизмді жетілдіруге мүмкіндік туды. Соңында барлығы «уақыттың мультиплексирлеуі» деп аталатын процеске әкелді. Бұл механизммен бір кіріс сигналын беру үшін жалпы жоғары жылдамдықты ағында шағын уақыт кезеңі бөлінеді. Бірақ бұл іске асырудың жалғыз нұсқасы емес. Сондай-ақ белгілі бір аралықта циклдік қайталанатын уақыттың белгілі бір бөлігі бөлінген болуы мүмкін. Тұтастай алғанда, мультиплексор бұл жағдайларда қысқа мерзімге кіріс ағындары үшін ашық болуы керек деректерді беру ортасына циклдік қол жеткізуді қамтамасыз ету міндетімен айналысады.

Қорытынды

Мультиплексор - коммуникация мүмкіндіктерін кеңейтетін нәрсе. Мақала аясында деректерді беру үшін пайдаланылатын құрылғылар қарастырылды, бұл шығындардың осы бабында айтарлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ олардың схемалық құрылымы мен мультиплекстеу түсінігі, оның ерекшеліктері мен қолданылуы қысқаша қарастырылды. Осылайша, біз теориялық негізді қарастырдық. Бұл мультиплексорлар мен демультиплексорларды зерттегіңіз келсе, тәжірибеге көшу үшін қажет болады.

Мультиплексорлар – бірнеше кірісті бір шығысқа қосуға мүмкіндік беретін құрылғылар. бір кірісті бірнеше шығысқа қосуға мүмкіндік беретін құрылғылар. Ең қарапайым жағдайда, мұндай ауыстыруды кілттер арқылы жасауға болады:

Мұндай қосқыш аналогтық және сандық сигналдармен бірдей жақсы жұмыс істейді. Дегенмен, механикалық кілттердің жұмыс жылдамдығы көп нәрсені қаламайды, ал кілттерді көбінесе қандай да бір схеманы пайдаланып автоматты түрде басқаруға тура келеді.

Цифрлық тізбектерде логикалық деңгейлерді пайдаланып кілттерді басқару қажет. Яғни, сандық сигналды электронды басқаруы бар электрондық кілттің функцияларын орындай алатын құрылғыны таңдау керек.

TTL элементтерінде мультиплексорларды құру ерекшеліктері

Бізге бұрыннан таныс нәрсені электронды кілт ретінде жұмыс істеуге тырысайық. «ЖӘНЕ» логикалық элементінің ақиқат кестесін қарастырайық. Бұл жағдайда «ЖӘНЕ» логикалық элементінің кірістерінің бірі электрондық кілттің ақпараттық кірісі ретінде, ал екіншісі бақылаушы ретінде қарастырылатын болады. ЖӘНЕ қақпа кірістерінің екеуі де эквивалентті болғандықтан, қайсысының басқару кірісі екені маңызды емес.

X басқару кірісі, ал Y ақпараттық кіріс болсын. Ойлаудың қарапайымдылығы үшін ақиқат кестесін Х басқару кірісіндегі логикалық сигнал деңгейіне байланысты екі бөлікке бөлеміз.

Ақиқат кестесі Х басқару кірісіне нөлдік логикалық деңгей қолданылғанда, Y кірісіне берілген сигнал Out шығысына өтпейтінін анық көрсетеді. Логикалық блок X басқару кірісіне қолданылғанда, Y кірісіндегі сигнал шығыс шығысында пайда болады.

Бұл «ЖӘНЕ» логикалық элементін электронды кілт ретінде пайдалануға болатынын білдіреді. Бұл жағдайда «ЖӘНЕ» элементінің кірістерінің қайсысы басқарушы кіріс ретінде, ал қайсысы ақпараттық кіріс ретінде пайдаланылатыны маңызды емес. «ЖӘНЕ» логикалық элементтерінің шығыстарын бір шығысқа біріктіру ғана қалады. Бұл "НЕМЕСЕ" логикалық элементі арқылы -мен бірдей орындалады. Логикалық деңгейді басқаруымен алынған қосқыш 2-суретте көрсетілген.

1 және 2-суреттерде көрсетілген тізбектерде бір шығысқа бірнеше кірісті бір уақытта қосуға болады. Дегенмен, бұл әдетте күтпеген салдарға әкеледі. Сонымен қатар, мұндай қосқышты басқару үшін көптеген кірістер қажет, сондықтан мультиплексор әдетте 3-суретте көрсетілгендей екілік қосылымды қамтиды. Біз бұл дешифраторды бұрын пайдаланып алдық. Бұл басқару кірістеріне қолданылатын екілік кодтардың көмегімен ақпараттық кірістердің ауысуын басқаруға мүмкіндік береді. Мұндай схемалардағы ақпаратты енгізу саны екінің дәрежесінің еселігі ретінде таңдалады.

Екілік басқаруы бар төрт кірісті мультиплексордың әдеттегі графикалық белгіленуі 4-суретте көрсетілген. A0 және A1 кірістері Y шығысына қосылатын кіріс сигналының мекенжайын анықтайтын қарастырылып отырған микросұлбаның басқару кірістері болып табылады. кіріс сигналдарының өзі X0, X1, X2 және X3 ретінде белгіленеді.

Символдық графикалық белгілеуде A, B, C және D ақпараттық кірістерінің атаулары X0, X1, X2 және X3 атауларымен ауыстырылады, ал шығыс атауы Y атауымен ауыстырылады. Бұл кіріс атауы және шығармалары отандық әдебиеттерде жиі кездеседі. Мекенжай кірістері A0 және A1 деп белгіленген.

CMOS элементтерінде мультиплексорларды құру ерекшеліктері

Электрондық кілтпен жұмыс істегенде, оны бір немесе екі MOS транзисторында алу өте оңай, сондықтан CMOS схемаларында электрондық кілт ретінде логикалық «AND» элементі пайдаланылмайды. Қосымша MOS транзисторларында жасалған электрондық кілттің схемасы 5-суретте көрсетілген.

Мұндай кілт сандық және аналогтық сигналдарды ауыстыра алады. Ашық транзисторлардың кедергісі ондаған Ом, ал жабық транзисторлардың кедергісі ондаған мегаомнан асады. Мұның артықшылықтары да, кемшіліктері де бар. MOS транзисторында жиналған кілт қарапайым емес логикалық элемент, 1-суретте көрсетілген диаграммаға қатаң сәйкес электронды кілттердің шығыстарын біріктіруге мүмкіндік береді. Бұл құрылғы тізбегін анық жеңілдетеді.

Сонымен қатар, аналогтық сигналдарды ауыстыру үшін CMOS мультиплексорын пайдалануға болады. Бұл жағдайда тізбек теріс кернеулерге төтеп бере алмайтынын ұмытпау керек. Бұл аналогтық сигналдар үшін ығысу тізбегі пайдаланылуы керек дегенді білдіреді, осылайша аналогтық сигнал мәндері тізбектің жерге тұйықталу потенциалынан мультиплексордың қоректену кернеуіне дейін ауытқиды.

Сонымен бірге CMOS пернелерінде жинақталған мультиплексормен жұмыс істегенде оның кірісі мен шығысына логикалық элементтерді қою керек. Тек осы жағдайда сандық тізбекәдетте дұрыс жұмыс істейді. Айта кету керек, көп жағдайда бұл шарт автоматты түрде орындалады.

Енді мультиплексорда кіріс сигналдарының тек біреуін шығысқа қосу керек екенін есте сақтаңыз. Бақылаудағыдай электрондық кілттерекілік кодпен мультиплексорға дешифратор енгізіледі. Мұндай мультиплексордың диаграммасы 6-суретте көрсетілген.

Мультиплексорлардың әдеттегі графикалық белгіленуі микросұлбаларды жасау технологиясына байланысты емес, яғни CMOS мультиплексоры 4-суретте көрсетілгендей дәл солай белгіленеді.

Отандық микросұлбаларда мультиплексорлар микросұлбалардың сериялық нөмірлерінен кейін тікелей КП әріптерімен белгіленеді. Мысалы, K1533KP2 чипі TTL технологиясы арқылы жасалған қос төрт арналы мультиплексор, ал K1561KP1 чипі CMOS технологиясы арқылы жасалған қос төрт арналы мультиплексор.

Әдебиет:

«Мультиплексорлар» мақаласымен бірге олар оқиды:

Логика алгебрасы заңдары логикалық функцияларды түрлендіруге мүмкіндік береді. Логикалық функциялар оларды жеңілдету үшін түрлендіріледі және бұл сандық схеманың жеңілдетілуіне әкеледі ...
http://website/digital/AlgLog.php

Жады жоқ кез келген логикалық схема толығымен ақиқат кестесімен сипатталады... Ақиқат кестесін жүзеге асыру үшін тек сол жолдарды ғана қарастыру жеткілікті...
http://website/digital/SintSxem.php

Декодерлер (декодерлер) екілік кодтың бір түрін екіншісіне түрлендіруге мүмкіндік береді. Мысалға...
http://website/digital/DC.php

Әзірлеушілердің алдында жиі сандық жабдыққарама-қарсы мәселе туындайды. Сегіздік немесе ондық жол кодын түрлендіргіңіз келеді...
http://website/digital/coder.php

Құрылғылар демультиплексорлар деп аталады ... Мультиплексордан айтарлықтай айырмашылығы ...
http://website/digital/DMS.php

Архитектурасы бойынша цифрлық мультиплексор бірнеше сандық позиция қосқыштарымен жабдықталған құрылғы болып табылады. Олардың жұмысының мақсаты - кіріс сигналдарын олардың бір шығыс сызығына өтуін қамтамасыз ету үшін ауыстыру.

Сандық мультиплексорда әдетте кіріс арналарының үш тобы болады. Адрес, оның екілік коды ақпараттың кірісі мен соңғы шығысы арасындағы байланысты анықтауға қызмет етеді, ақпарат және оларды строб деп те атайды.

Қазіргі интегралды цифрлық мультиплексорларда максимум он алты ақпараттық кіріспен жабдықталған.
Егер дизайн кезінде бұл қажет болып шықса үлкен мөлшерақпараттық кірістер, мәселе бірнеше интегралдық схемалармен жабдықталған мультиплексорлық ағаш деп аталатын құрылымды құру арқылы шешіледі.

Сандық мультиплексор іс жүзінде кез келген қажетті логикалық құрылғыны синтездеуге арналған, осылайша қолданылатын логикалық элементтердің жалпы санын азайтады.

Қажеттілікті анықтау үшін келесі әрекеттер орындалады: шығыс функциясының негізінде айнымалы мәндерге сәйкес Карно картасы құрастырылады. Әрі қарай тізбектегі мультиплексордың жұмыс істеу реті анықталады. Содан кейін қолданылатын мультиплексордың ретіне сәйкес келетін міндетті тәртіпте бүркеніш матрицасы құрастырылады.

Осыдан кейін алынған матрица Карно картасында үстіне қойылады. Содан кейін функция бар матрицаның аймақтарының әрқайсысы үшін кішірейтіледі. Соңында, алынған минимизациялау нәтижелеріне сүйене отырып, . Бұл мультиплексорды қолдануға негізделген синтез ережелері.

Мультиплексордың мүмкіндіктері

Мультиплексорларды қолдану көп қырлы. Мысалы, икемді мультиплексорлар аналогтық сигналдар негізінде 2048 кбит/с жылдамдықпен үздіксіз бастапқы цифрлық ағындарды қалыптастыруға мүмкіндік береді. Сондай-ақ 64 кбит/с жылдамдықпен электронды арналарды кросс-коммутация арқылы цифрлық интерфейстердің деректерін ауыстыру.

Бұдан басқа, олар IP/Ethernet желісі арқылы сандық ағынды беруді жүзеге асырады, сонымен қатар олар сызықтық сигнализация мен физикалық қосылыстардың түрлендіруін қамтамасыз етеді.

Икемді мультиплексорлар, сонымен қатар, трансляциялық қосылымдар мүмкіндігін қамтамасыз етеді, яғни цифрлық немесе аналогтық көздердің бірінен сигналдарды бірден бірнеше басқаларына жеткізу. Осы себепті олар жиі хабар тарату бағдарламаларын бір уақытта бірнеше әртүрлі орынға жіберу үшін пайдаланылады.

Мультиплексорлар және демультиплексорлар

Мультиплексорлар мен демультиплексорлар берілген мекенжайлардағы байланыс желілеріндегі деректер ағындарын ауыстыруға арналған комбинациялық құрылғылар класына жатады. Деректердің көпшілігі сандық жүйелербаспа платаларының сымдары мен өткізгіштері арқылы тікелей беріледі. Көбінесе ақпараттық екілік сигналдарды (немесе аналогты-цифрлық жүйелердегі аналогты) сигнал көзінен тұтынушыларға тасымалдау қажеттілігі туындайды. Кейбір жағдайларда телефон желілері, коаксиалды және оптикалық кабельдер арқылы алыс қашықтыққа деректерді беру қажет. Егер барлық деректер параллельді байланыс желілері арқылы бір уақытта берілсе, мұндай кабельдердің жалпы ұзындығы тым ұзақ және олар өте қымбат болар еді. Оның орнына деректер сериялық пішінде бір сым арқылы беріледі және сол жалғыз сілтеменің қабылдау соңында параллель деректерге топтастырылады. Берілген нөмірі (адресі) бар деректер көздерінің бірін байланыс желісіне қосу үшін қолданылатын құрылғылар мультиплексорлар деп аталады. Байланыс желісін адресі көрсетілген ақпаратты қабылдағыштардың біріне қосу үшін қолданылатын құрылғылар демультиплексорлар деп аталады. Мультиплексорды қолданатын цифрлық құрылғылардың бірінен алынған параллель деректер бір сым арқылы берілетін сериялық ақпараттық сигналдарға түрлендіруге болады. Демультиплексордың шығыстарында бұл сериялық кіріс сигналдарын қайтадан параллель деректерге топтастыруға болады.

1. Мультиплексорлар

Теориялық ақпарат

Цифрлық құрылғыларда жиі сандық ақпаратты m түрлі құрылғыдан n қабылдағышқа жалпыға ортақ арна арқылы беру қажет. Ол үшін арна кірісінде мультиплексор деп аталатын құрылғы M орнатылады (1.1-сурет), ол Am адрестік кодына сәйкес m («1 м») ақпарат көздерінің бірін арнаға қосады, және арна шығысында DM құрылғысы (демультиплексор) An сандық адресі бар қабылдағышқа жіберу ақпаратын береді.

Яғни мультиплексор – адрестік кодқа сәйкес n кіріс сигналының біреуін ортақ шығысқа қосуға арналған құрама құрылғы. Компьютердің схемасына келетін болсақ: мультиплексор - m адрестік кірістің бірінен жалпы шығысқа ақпаратты ауыстыруға (ауыстыруға) арналған сандық жүйенің функционалды бірлігі. Компьютер уақытының әрбір цикліндегі шығысқа қосылған белгілі бір кіріс жолының саны A 0 ,...A k -1 адрестік кодымен анықталады. Ақпарат санының m және мекенжай к кірістерінің арасындағы байланыс m2 k қатынасымен анықталады. Осылайша, мультиплексор бірнеше кіріс желілерінен бір шығыс жолына басқарылатын деректерді беруді жүзеге асырады.

Мультиплексордың (және демультиплексордың) жұмыс істеу принципі суретте анық көрсетілген. 1.1.

LE типті өрістегі мультиплексорлардың қызметі MUX (мультиплексор) түрінде жазылады. Мультиплексордың шартты графикалық белгіленуі (UGO) 1.2-суретте көрсетілген.

Мультиплексорлар жеке желілерді немесе желілер (шиналар) топтарын ауыстыру, параллель кодты сериялық кодқа түрлендіру, бірнеше айнымалылардың логикалық функцияларын жүзеге асыру, салыстыру схемаларын және код генераторларын құру үшін қолданылады. Мультиплексорларға қатысты «деректер селекторлары» термині де қолданылады.

Мультиплексорларға адрестік декодер кіреді. Декодер сигналдары логикалық қақпаларды басқаруға мүмкіндік береді, бұл ақпаратты олардың тек біреуі арқылы жіберуге мүмкіндік береді. m=4 үшін мультиплексордың жұмыс логикасы 1.1-кестеде сипатталған, мұнда x 0 ,...,x 3 тәуелсіз ақпарат көздерінің шығыстары, ал A 0 , A 1 айнымалылары адрестелетін, яғни. қосылатын ақпарат кірісінің нөмірін екілік кодта көрсетіңіз осы сәт Y шығысына. Содан кейін мультиплексордың жұмысы кестенің ақиқат кестесімен сипатталады. 1.1:

Буль алгебрасы тұрғысынан мультиплексор функциясы келесі түрде болады:

1.1-кестеде келтірілген түрлендіруді жүзеге асыратын ең қарапайым мультиплексорды адрестік дешифратормен бірге ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ логикалық элементтерге салуға болады. Мұндай құрылымда мультиплексордың Y шығысындағы сигнал дешифратордың логикалық сатыларында адрестік сигналдардағы кідіріспен орнатылады (1.3, а-сурет).

Мультиплексордың жылдамдығын адрестік дешифратор мен ақпараттық қақпаларды біріктіру арқылы арттыруға болады (1.3, б-сурет).

Строб кірісі (1.3, б-суретте) мекенжайларды өзгерту кезінде кездейсоқ кірістердің шығысына рұқсатсыз қосылуды болдырмау үшін қолданылады. Қысқа құлыптау импульсі (строб импульсі) тасымалдау ұзақтығында шығыстың кірістерден ажыратылуын қамтамасыз етеді.

Мультиплексорлардың кейбір схемалық қолданбаларын қарастырыңыз. Мультиплексорды параллельді m-разрядты екілік кодты сериялық кодқа түрлендіргіш ретінде пайдалану өте анық. Ол үшін мультиплексордың кірістеріне параллель кодты қолданып, содан кейін адрестік кодты қажетті реттілікпен ретімен өзгерту жеткілікті. Бұл жағдайда мультиплексордың шығысында жалған сигналдың пайда болуын болдырмау үшін стробтық импульс адресті ауыстыру уақытында кірістерден шығысты ажырату керек.

Мультиплексорлар бірнеше айнымалылардың логикалық функцияларын дизъюнктивтік түрінде құру үшін пайдаланылуы мүмкін. қалыпты пішін. Логикалық функция бес тәуелсіз айнымалымен анықталсын. Егер олар 2 5 = 32 ақпараттық кіріс үшін сәйкес мультиплексордың адрестік кірістеріне қолданылса (мультиплексор ағашы), онда кез келген функцияның Q шығысында бес айнымалыны алу үшін ақпараттық кірістерге логикалық мәндерді қолдану жеткілікті, мекен-жайы синтезделген функцияның минтермдерімен сәйкес келеді. Қалған кірістерге логикалық нөлдер қолданылуы керек, осылайша шығыс функциясынан сәйкес комбинацияларды алып тастайды. Мұндай әдіс қолайлы, егер m айнымалылар функциясы 2 м-ге жақын минтермдерді қамтитын болса, әйтпесе схема артық болады.

Мультиплексорды тиімдірек пайдалануға болады, егер функция аргументтері тек адреске ғана емес, сонымен қатар ақпараттық кірістерге де берілсе. Ол үшін синтезделген f(х 1 ...,х m) функциясының аргументтері ақпараттық кірістерге D i және адрестік кірістерге (A j) бөлінеді, осылайша соңғылары минтермдерге жиі кіретін айнымалылар арқылы басқарылады. функцияның.

Біріктірілген нұсқада мультиплексорлар төрт, сегіз немесе он алты кіріс үшін шығарылады. Мультиплексордың каскадтылығы кішірек қуатты мультиплексордың сериялық микросұлбалары негізінде кіріс желілерінің еркін санын ауыстыруды жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Әдеттегі 4 кірісті мультиплексорлар негізінде 16 кірісті мультиплексор сұлбасын құру мысалы 1-суретте көрсетілген. Мұндай схема мультиплексор ағашы деп аталады.

Мультиплексор негізінде логикалық функцияны жүзеге асыратын құрылғының синтез алгоритмі келесі операцияларды қамтиды:

функцияны SDNF түрінде көрсету;

осы SDNF үшін Karnot (Veitch) картасын толтырыңыз;

Карно (Вейтч) картасында мультиплексордың ақпараттық кірістерінің саны бойынша аймақтарды таңдаңыз. Мұндай аймақтардағы m жолдары мен n бағандарының саны шартты қанағаттандыруы керек: m,n=2 k , мұндағы k=0,1,2,... Таңдалған аумақтарда өз мәнін сақтайтын айнымалылар мекенжай айнымалылары, ал қалғандары ақпараттық;

таңдалған (немесе көрсетілген) мультиплексордың адрестік кірістеріне адрестік айнымалы мәндерді кез келген тәсілмен қолдану, осылайша белгілі бір ақпарат кірісіне адрестік аймақтардың бір-бірден сәйкестігін анықтау;

әрбір аймақ үшін ақпараттық айнымалыларға қатысты MDNF/MKNF табу, ақпаратты енгізуді басқару;

MDNF/MCNF бірдей түрлендірулердің көмегімен бірігіп жүзеге асыруға ыңғайлы пішінге келтіру;

таңдалған элемент негізінде мультиплексордың әрбір ақпараттық кірісі үшін схемаларды жүзеге асыру.

Міне, белгілі бір функцияны жүзеге асыратын мультиплексорды құру мысалы:

Бұл функция үшін біз Карно картасын құрастырамыз:

2. 4 ақпараттық кірісі бар мультиплексор берілсін (2 кіріс адрестелген). Карно картасында мекенжай аймақтарын таңдайық. Мекенжай аймақтарына бөлудің таңдалған нұсқасы үшін X 1 , X 3 айнымалылары адрестіктер болды. Оларды адрестік кірістерге екі жолмен қолдануға болады: A 1 =X 1, A 0 =X 3 немесе A 1 =X 3, A 0 =X 1 (жеткізу әдісі маңызды емес). Содан кейін мекенжай аймақтары D 0 , D 1 , D 2, D 3 ақпараттық кірістеріне сәйкес келеді (Карно картасында көрсетілген). Адрес аймақтары мультиплексордың сәйкес ақпараттық кірісінің басқару функцияларын анықтайды.

Біз басқару функцияларын азайтамыз:

D 1 \u003d X 0, D 2 \u003d X 0,

Алынған функцияларды орындаймыз (1.5-сурет):

Мультиплексорлық зерттеулер

Жұмыстың мақсаты Шеффер элементтеріне салынған төрт кірісті мультиплексор мысалында комбинациялық құрылғылардың жұмыс істеу логикасын, статикалық және динамикалық параметрлерін зерттеу болып табылады.

Төрт кірісті мультиплексордың схемалық диаграммасы күріште көрсетілген. 1.6.

Жұмыс тапсырмасы

Зерттелетін мультиплексор сұлбасын құрастырыңыз (1.7-сурет). Диаграммада G1, G2, G3, G4 тік бұрышты импульстік генераторлар кіріс деректер көздеріне еліктейді, ал Tg1, Tg2 флип-флоптарындағы 2 разрядты екілік санауыш мультиплексор адрестерінің мерзімді өзгеруін қамтамасыз етеді.

Нұсқаулар

Схемада (1.7-сурет) идеалды құрамдастардың үлгілерін немесе оқытушының берген LE сериясын пайдаланыңыз.

f 0, f 1, f 2, f 3, f 4 жиіліктері бар генераторлардан сигналдарды жіберу - мұғалімнің нұсқауы бойынша, кернеу көзі V1 \u003d U ip.

Сағат қалыпты жұмыс істеуіМультиплексор шығысында f 1 , f 2 , f 3 , f 4 жиіліктері бар импульстар тізбегін құруы керек (осциллограф кірісі В). Мультиплексордағы өтпелі процестерді зерттеу үшін G0 генераторын Tg1 триггерінің кірісінен ажыратып, флип-флоптардың R кірістеріне қосыңыз.Статикалық және жиілікті анықтаңыз. динамикалық параметрлермультиплексордың шығысындағы сигнал.

G0 генераторын Tr1 триггерінің кірісіне, ал логикалық анализатордың кірістерін схема нүктелеріне, суретте көрсетілгендей қосыңыз. 1.7.

тест сұрақтары

Мультиплексор дегеніміз не және мультиплексорлар не үшін қолданылады?

Төрт кірісті мультиплексордың жұмысын сипаттайтын теңдеуді көрсетіңіз.

Ақпаратты енгізу мақсатын түсіндіріңіз.

Мультиплексорларда стробтық кіріс не үшін қолданылады?

Мультиплексордың жылдамдығын не анықтайды?

Мультиплексорлық каскад не үшін қолданылады?

2. Демультиплексорлар

Теориялық ақпарат

Демультиплексор – бір ақпараттық кіріс D сигналын n ақпараттық шығыстың біріне ауыстыруға (ауыстыруға) арналған компьютердің функционалдық бірлігі. Компьютер уақытының әрбір циклінде кіріс сигналының мәні қолданылатын шығыс нөмірі A 0 ,A 1 …,A m-1 адрестік кодымен анықталады. Мекенжай кірістері m және ақпараттық шығыс n n2 m қатынасымен байланысты. Тұрақты ток дешифраторын демультиплексор ретінде пайдалануға болады. Бұл жағдайда ақпараттық сигнал рұқсат кірісіне E беріледі (ағылшын тілінен enable - рұқсат). Ақпарат кірісі D, адрестік кірістері A 1 , A 0 және қақпақшасы С кірісі бар жабық демультиплексор 2.1-суретте көрсетілген. Демультиплексор мультиплексордың кері функциясын орындайды. Мультиплексорлар мен демультиплексорларға қатысты «деректер селекторлары» термині де қолданылады.

Демультиплексорлар жеке желілерді және көпразрядты шиналарды ауыстыру, сериялық кодты параллельге түрлендіру үшін қолданылады. Мультиплексор сияқты демультиплексор адрестік дешифраторды қамтиды. Декодер сигналдары логикалық қақпаларды басқарады, ақпаратты олардың тек біреуі арқылы беруге мүмкіндік береді (1.1-сурет).

n=4 жағдайы үшін демультиплексордың жұмыс істеу логикасы Кестеде көрсетілген. 2.1, мұндағы y0,…,y3 ақпарат қабылдағыштардың кірістері.

Жұмыс тапсырмасы

Зерттелетін мультиплексор сұлбасын құрастырыңыз (2.4-сурет). Диаграммада G1 тік бұрышты импульстік генератор кіріс деректер көзін имитациялайды, ал Tg1, Tg2 флип-флоптарындағы 2-разрядты екілік санауыш мультиплексор адрестерінің мерзімді өзгеруін қамтамасыз етеді. (2.4-сурет).

Нұсқаулар

тест сұрақтары

Демультиплексор дегеніміз не және демультиплексорлар не үшін қолданылады?

Төрт шығыс үшін демультиплексордың жұмысын сипаттайтын теңдеулерді келтіріңіз.

Мекенжай енгізулерінің мақсатын түсіндіріңіз.

Неліктен демультиплексорларда стробтық кіріс қолданылады?

Демультиплексордың жылдамдығын не анықтайды?

Демультиплексор каскады не үшін қолданылады?

Әдебиет

Цифрлық схеманың элементтері: Proc. жәрдемақы / В.П.Сигорский, В.И. Зубчук, А.Н. Шкуро. - Киев: УМК ВО, 1990 ж.

Бабич Н.П., Жуков И.А. Компьютердің схемасы. Киев 200

Зубчук В.И., Сигорский В.П., Шкуро А.Н. Сандық схема бойынша анықтамалық. - Қ.: «Техника», 1990 ж.

1. Талшықты-оптикалық желілер және байланыс жүйелері

   Конспект >> Коммуникациялар және коммуникациялар

   Бөлгіштер мен қосқыштар, оптикалық мультиплексорлар/демультиплексорлар, оптикалық бекітілген аттенюаторлар, оптикалық... оптикалық хроматикалық дисперсиялық компенсаторлар, оптикалық мультиплексорлар/демультиплексорларжәне сүзгілер. Көрсетілген құрылғылар...

2. Талшықты-оптикалық байланыс жүйелері курсы бойынша зертханалық жұмыстың мәлімдемесі

   Аннотация >> Өнеркәсіп, өндіріс

   Оптикалық бөлгіштер………………………………………………………..25 3.1 МультиплексорларЖәне демультиплексорлар……………………………………..25 3.2 Оптикалық қуатты бөлгіштер... оптикалық тасымалдағыштар деп аталады. мультиплексорлар(Және демультиплексорлартиісінше). Екіншісі ... үшін пайдаланылады.

3. Компьютер схемасы (2)

   Курстық жұмыс >> Информатика

   УКРАИНА БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ ЮРИЙ ФЕДКОВИЧ АТЫНДАҒЫ ЧЕРНИВЕЦКИЙ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ Информатика факультеті Компьютерлік жүйелер және курстық жұмыстар Компьютерлік схемалар инженериясы кафедрасы 2007 ж. Сызықтық декодерлер. Логика алгебраның функциялары, ...