1.3. Мультиплексоры.

Мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов к единственному выходному каналу под управлением управляющего (адресующего) слова. Разрядности каналов могут быть различными, мультиплексоры для коммутации многоразрядных слов составляются из одноразрядных.

В цифровой технике мультиплексор имеет m информационных входов данных X1, Х2, Х3, ….Хm, n адресных входов и один выход данных. Зависимость количества информационных входов от количества разрядов адреса определяется соотношением m=2ⁿ . Двоичный код на входах адреса определяет номер того входа данных, с которого информация проходит на выход мультиплексора в этот момент.

Упрощенное представление мультиплексора многопозиционным ключом (рис. 5.)

Рис.5. Схема многопозиционного ключа.

Таблица истинности мультиплексора

Таблица 2.

E	A1	A0	Y
1	0	0	X0
1	0	1	X1
1	1	0	X2
1	1	1	X3
0	x	x	0

Выражение для сигнала на выходе мультиплексора:

Y=(E*!A1*!A0*X0)+(E*!A1*A0*X1)+(E*A1*!A0*X2)+

(E*A1*A0*X3) (4)

При любом значении адресующего кода все слагаемые, кроме одного, равны нулю. Ненулевое слагаемое равно , где i — значение текущего адресного кода.

Схема мультиплексора, реализованная на элементах «И» и ИЛИ» (рис. 6.)

Рис.6. Схема мультиплексора на элементах «И» и «ИЛИ».

Преобразование выражения для сигнала на выходе мультиплексора в базис «И-НЕ»

Y=!(!(E*!A1*!A0*X0)*!(E*!A1*A0*X1)* !(E*A1*!A0*X2)*

!(E*A1*A0*X3)) (6)

Схема мультиплексора на элементах «И-НЕ» (рис. 7.)

Рис.7. Схема мультиплексора на элементах «И-НЕ».

Каскадное включение мультиплексоров.

При недостаточной размерности имеющихся микросхем мультиплексоров для решения задачи мультиплексирования большого числа входных каналов применяют каскадную схему подключения мультиплексоров.

Пространство адресного кода делятся на две группы по имеющейся размерности микросхем мультиплексоров.

По количеству необходимых информационных входов набирают нужное количество мультиплексоров входной ступени, подавая на все мультиплексоры этой ступени разряды адресов младшей группы.

Выходная ступень организуется мультиплексором с количеством информационных входов соответствующим количеству мультиплексоров, применённых во входной ступени. Их выходы соединяются с каждым информационным входом мультиплексора выходной ступени. На мультиплексор выходной ступени подаются разряды старшей адресной группы.

Универсальные логические модули на основе мультиплексоров

Универсальные логические модули (УЛМ) на основе мультиплексоров относятся к устройствам, настраиваемым на решение той или иной задачи. Универсальность их состоит в том, что для заданного числа аргументов можно настроить УЛМ на любую функцию.

Известно, что общее число функций n аргументов выражается как . С ростом n число функций растет чрезвычайно быстро. Хотя практический интерес представляют не все существующие функции, возможность получить любую из огромного числа функций свидетельствует о больших перспективах применения УЛМ.

Первым способом настройки, используемым в УЛМ, является фиксация некоторых входов. Для этого способа справедливо следующее соотношение между числом аргументов и числом настроечных входов. Пусть число аргументов и требуется настройка на любую из функций. Тогда число комбинаций для кода настройки, равное числу функций, есть . Для двоичного кода число комбинаций связано с разрядностью кода выражением , где m — разрядность кода. Приравнивая число воспроизводимых функций к числу комбинаций кода настройки, имеем для числа настроечных входов соотношение .

На адресные входы мультиплексора подаются переменные булевой функции: Х0, X1, X2,….,.Xn. Информационные входы соединяются с источниками потенциала логической единицы, либо нуля, смотря по наборам переменных, обращающих функцию в 0 либо 1.

Рис.8. Использование мультиплексора вместо комбинационной схемы.