Тақырып 5. Мультиплексорлар, демультиплексорлар және цифрлық компараторлар

Мультиплексор.

Мультиплексор деп ақпаратты бірнеше кіріс каналынан бір шығысқа тасымалдауды басқаратын құрылғы. Мультиплексорда ақпараттық кірспен қоса, адрестік (басқарушы) кіріс және мультиплекор жұмысына рұқсат беруші стробтаушы кіріс бар. Адрестік кірістегі сигналдар дәл қазір ақпараттық кірістердің қайсысышығыспен қосылғанын анықтайды. Әдетте m ақпараттық кірістермен n адрестік кірістер арасында m = 2ⁿ қатынасы орнаған.

1 стробтаушы, 2 адрестік және 4 ақпараттық кірістері мультиплексор жұмысын логикалық теңдеумен баяндауға болады:

мұнда Е – стробтаушы кірістегі сигнал, оның белсенді деңгейі мультиплексор жұмысына рұқсат береді.

Жұмысқа рұқсат беруші Е стробтаушы кірісіне логикалық 1 сигналы берілсе (E=1), онда x_i ақпараттық және a_j адрестік сигналдардың мәніне қарамастан (i = 0, 1, 2, 3 және j = 0, 1) мультиплексордың шығыс сигналы нөлге тең болады.

Басқаша айтқанда Е стробтаушы сигнал көмегімен таңдалған кірісті шығыспен жалғануына рұқсат беруге немесе бермеуге болады, яғни мультиплексор әрекетін бөгеуге болады.

(5.1) өрнегіне сәйкес жұмыс істейтін мультиплексордың схемасы және шартты-графикалық белгіленуі 5.1-суретте көрсетілген.

а) ә)

Сурет - 5.1. Мультиплексор схемасы (а) және оның шартты-графикалық белгіленуі (ә)

5.1-суреттегі схемада екі кірісті ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементі дешифратордың шығыс сигналдарымен басқарылады, ал дешифратордың кірісіне адрестік сигналдар берілген болатын. Сонымен, дешифратор көмегімен екі кірісті ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементтерінің бірі таңдалынады, және сол арқылы және екінші сатыдағы ЕМЕС логикалық элементі арқылы ақпарат шығысқа беріледі. Және бұл жағдайда мультиплексор жылдамдығы дешифратордағы және екі ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементтердегі сигналдардың таралуының бөгелу қосындысымен анықталады.

Мультиплексорлар MUX (ағылшынның multiplexor сөзінен) немесе MS (multiplexor selector) сөздерімен белгіленеді.

Е жұмысқа рұқсат беруші кіріс сонымен қатар мультиплексордың функционалдық мүмкіншіліктерін кеңейту үшін қолданылады, мысалы, мультиплексордың ақпараттық кірістерін көбейту үшін (кіріс сөздерінің разрядтылығы өсіру) және мультиплексордың жұмысын басқа құрылғылардың жұмыстарымен синхрондау үшін. 5.1-суретте төрткірісті мультиплексор негізінде құралған 16 ақпараттық кірісі бар мультиплексордың (мультиплексорлық бұтақтың) разрядтылығын өсіру схемасы келтірілген.

Мультиплексорлық бұтақтың бұл схемасы екі деңгейлілікпен сипатталады. Бірінші деңгей мультиплексорлары адрестік сөздің кіші разрядтарымен (a₀ және a₁) басқарылады, ал екінші деңгейлі мультиплексорлар – адрестік сөздің үлкен разрядтарымен (a₂ және a₃) басқарылады.

Сурет - 5.2. Мультиплексорлық бұтақтың сұлбасы

Мультиплексорлар әмбебап логикалық құрылғылар болып табылады, олардың негізінде түрлі комбинациялық және тізбектелген схемалар жасалынады. Мультиплексорлар триггерлік құрылғыларда, жиілікті бөлгіштерде және басқа құрылғыларда қолданылады. Мультиплексорлар коммутаторлар – параллельді коданы тізбекті кодаға түрлендіруге арналған сигнал селекторлары ретінде жиі қолданылады. Мұндай түрлендіру жұмыстарын атқару үшін мультиплексордың ақпараттық кірістеріне параллельді екілік кода, ал адрестік кірістеріне шығысқа кірістер біріншісінені бастап соңғысына дейін кезек-кезекпен бірігетіндей етіп сигналдар тізбегін беру керек. Сондй ақ, мультиплексорлар екілік санды разрядтары бойынша жылжытуды іске асыратын комбинациялық жылжыту құрылғысын іске асыру үшін де қолданылады.

Демультиплексор бір ақпараттық кірістен келгкен ақпаратты адрестік кірістердегі сигналға байланысты бірнеше шығыстардың біреуіне тасымалдауды басқаруға арналған комбинациялық логикалық құрылғы.

а) б)

Сурет - 5.3. Демультиплексор схемасы (а) және оның шартты-графикалық бейнеленуі.

Сонымен, демультиплексор мультиплексорға қарама қайшы функцияны атқарады және жалпы жағдайда бір ақпараттық кірісі, n адрестік кірісі және m ақпараттық кірісі болады. Әдетте, бұл жағдайда да (мультиплексордағыдай) m = 2ⁿ қатынас орнаса, демультиплексор толық деп аталады, ал егер m<2ⁿ болса толық емес деп аталады.

2 адрестік кірістері, 4 ақпараттық кірістері және 1 стробтаушы кірісі бар демультиплексордың жұмысы келесі логикалық теңдеумен баяндалады:

ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементтерінен тұратын және (5.2) өрнектеріне сәйкес демультиплексордың схемасы және шартты графикалық бейнеленуі 5.3-суретте келтірілген. Демультиплексорды DMS немесе DMX таңбалары арқылы белгілейді.