Multiplexeurs et démultiplexeurs

Les multiplexeurs et démultiplexeurs appartiennent à la classe des dispositifs combinatoires conçus pour commuter des flux de données dans des lignes de communication à des adresses données. La plupart des données des systèmes numériques sont transmises directement via des fils et des traces sur des cartes de circuits imprimés. Il est souvent nécessaire de transmettre des signaux d'information binaires (ou analogiques dans les systèmes analogiques-numériques) de la source du signal aux consommateurs. Dans certains cas, il est nécessaire de transmettre des données sur de longues distances via des lignes téléphoniques, des câbles coaxiaux et optiques. Si toutes les données étaient transmises simultanément sur des lignes de communication parallèles, la longueur totale de ces câbles serait trop longue et trop coûteuse. Au lieu de cela, les données sont transmises sur un seul fil sous forme série et sont regroupées en données parallèles à l'extrémité de réception de cette ligne de communication unique. Les appareils utilisés pour connecter l'une des sources de données avec un numéro (adresse) donné à une ligne de communication sont appelés multiplexeurs. Les appareils utilisés pour connecter une ligne de communication à l'un des récepteurs d'informations avec une adresse spécifiée sont appelés démultiplexeurs. Les données parallèles de l'un des appareils numériques peuvent être converties en signaux d'informations série à l'aide d'un multiplexeur, qui sont transmis sur un seul fil. Aux sorties du démultiplexeur, ces signaux d'entrée série peuvent être regroupés en données parallèles.

1. Multiplexeurs

Informations théoriques

Dans les appareils numériques, il est souvent nécessaire de transmettre des informations numériques depuis m appareils différents vers n récepteurs via un canal public. Pour ce faire, installez à l'entrée du canal un dispositif M (Fig. 1.1), appelé multiplexeur, qui, selon le code d'adresse Am, relie l'une des m (« 1 de m ») sources d'informations au canal, et en sortie du canal, le dispositif DM (démultiplexeur) assure la transmission des informations vers un récepteur ayant une adresse numérique An.

Autrement dit, un multiplexeur est un dispositif combinatoire conçu pour connecter l'un des n signaux d'entrée à une sortie commune conformément au code d'adresse. En ce qui concerne les circuits informatiques : un multiplexeur est une unité fonctionnelle d'un système numérique conçu pour commuter (commuter) des informations de l'une des m entrées adressables vers une sortie commune. Le numéro d'une ligne d'entrée spécifique connectée à la sortie dans chaque cycle de temps informatique est déterminé par le code d'adresse A 0,...A k -1. La relation entre le nombre d'informations m et l'adresse k entrées est déterminée par la relation m2 k. Ainsi, le multiplexeur met en œuvre un transfert de données contrôlé de plusieurs lignes d'entrée vers une ligne de sortie.

Le principe de fonctionnement d'un multiplexeur (et d'un démultiplexeur) est clairement démontré sur la Fig. 1.1.

La fonction des multiplexeurs dans le champ type LE est écrite avec les lettres MUX (multiplexeur). La désignation graphique conventionnelle (UGO) du multiplexeur est illustrée à la Fig. 1.2.

Les multiplexeurs sont utilisés pour commuter des lignes individuelles ou des groupes de lignes (bus), convertir du code parallèle en code série, mettre en œuvre des fonctions logiques de plusieurs variables, construire des circuits de comparaison et des générateurs de code. En relation avec les multiplexeurs, le terme « sélecteurs de données » est également utilisé.

Les multiplexeurs incluent un décodeur d'adresses. Les signaux du décodeur contrôlent les portes logiques, permettant aux informations de passer par une seule d'entre elles. La logique de fonctionnement du multiplexeur pour m=4 est décrite dans le tableau 1.1, où x 0 ,...,x 3 sont les sorties de sources d'informations indépendantes, et les variables A 0 , A 1 sont adressables, c'est-à-dire représentent en code binaire le numéro de l'entrée d'information actuellement connectée à la sortie Y. Ensuite le fonctionnement du multiplexeur est décrit par la table de vérité du tableau. 1.1 :

x3x2x1x0

En termes d'algèbre booléenne, la fonction du multiplexeur est :

Le multiplexeur le plus simple qui implémente la transformation spécifiée dans le tableau 1.1 peut être construit sur des éléments logiques ET, OU en combinaison avec un décodeur d'adresse. Dans une telle structure, le signal à la sortie du multiplexeur Y est réglé avec un retard des signaux d'adresse dans les étages logiques du décodeur (Fig. 1.3, a).

Les performances du multiplexeur peuvent être augmentées en combinant un décodeur d'adresses et des portes d'informations (Fig. 1.3b).

L'entrée stroboscopique C (sur la Fig. 1.3,b) est utilisée pour empêcher la connexion non autorisée d'entrées aléatoires à la sortie pendant que les adresses changent. Une courte impulsion de blocage (impulsion stroboscopique) garantit que la sortie est déconnectée des entrées pendant toute la durée de la redirection.

Examinons quelques applications de circuit des multiplexeurs. Il est tout à fait évident d'utiliser un multiplexeur comme convertisseur de code binaire parallèle de m bits en série. Pour ce faire, il suffit d'appliquer un code parallèle aux entrées du multiplexeur puis de modifier séquentiellement le code d'adresse dans l'ordre requis. Dans ce cas, afin d'éviter l'apparition d'un faux signal à la sortie du multiplexeur, l'impulsion stroboscopique doit déconnecter la sortie des entrées pendant la période de commutation d'adresse.

Les multiplexeurs peuvent être utilisés pour construire des fonctions logiques de plusieurs variables sous forme de forme normale disjonctive. Soit une fonction logique définie par cinq variables indépendantes. S'ils sont appliqués aux entrées d'adresses du multiplexeur correspondant avec 2 5 = 32 entrées d'informations (arbre du multiplexeur), alors pour obtenir n'importe quelle fonction de cinq variables en sortie Q, il suffit d'appliquer des unités logiques aux entrées d'informations, le dont l'adresse coïncide avec les termes de la fonction synthétisée. Des zéros logiques doivent être appliqués aux entrées restantes, excluant ainsi les combinaisons correspondantes de la fonction de sortie. Cette méthode est acceptable si la fonction de m variables contient un nombre de minterms proche de 2 m, sinon le schéma s'avère redondant.

Le multiplexeur peut être utilisé plus efficacement si les arguments de fonction sont fournis non seulement pour adresser les entrées, mais également pour les entrées d'informations. Pour ce faire, les arguments de la fonction synthétisée f(x 1...,x m) sont divisés en entrées d'information D i et entrées d'adresse (A j) afin que ces dernières soient contrôlées par les variables le plus souvent incluses dans les termes de la fonction.

Les multiplexeurs intégrés sont disponibles avec quatre, huit ou seize entrées. Les multiplexeurs en cascade permettent de mettre en œuvre la commutation d'un nombre arbitraire de lignes d'entrée basées sur des microcircuits multiplexeurs série de capacité inférieure. Un exemple de construction d'un circuit de multiplexeurs à 16 entrées basé sur des multiplexeurs typiques à 4 entrées est illustré à la figure 1. Un tel circuit est appelé arbre de multiplexeur.

L'algorithme de synthèse d'un dispositif implémentant une fonction logique basée sur un multiplexeur comprend les opérations suivantes :

représenter la fonction sous la forme SDNF ;

pour un SDNF donné, renseigner la carte Karnot (Veitch) ;

Sur la carte Karnot (Veitch), sélectionnez les zones en fonction du nombre d'entrées d'informations du multiplexeur. Le nombre de lignes m et de colonnes n dans ces zones doit satisfaire la condition suivante : m,n=2 k , où k=0,1,2,...Les variables qui conservent leur valeur dans les zones sélectionnées sont celles de l'adresse, et le reste est informatif ;

soumettre des variables d'adresse de quelque manière que ce soit aux entrées d'adresse du multiplexeur sélectionné (ou spécifié), déterminant ainsi la correspondance sans ambiguïté des zones d'adresse avec une entrée d'informations spécifique ;

pour chaque domaine, trouver MDNF/MCNF concernant les variables d'information pour contrôler les entrées d'informations ;

en utilisant des transformations identiques MDNF/MCNF, lui donner une forme pratique pour une mise en œuvre conjointe ;

mettre en œuvre des circuits pour chaque entrée d'information du multiplexeur dans la base d'éléments sélectionnés.

Donnons un exemple de construction d'un multiplexeur qui implémente une certaine fonction :

Pour cette fonction nous allons construire une carte de Karnaugh :

2. Supposons qu'un multiplexeur avec 4 entrées d'informations (2 entrées sont des adresses) soit spécifié. Soulignons les zones d'adresse sur la carte Karnaugh. Pour l'option choisie de partitionnement en zones d'adresses, les variables X 1, X 3 sont devenues des variables d'adresse. Ils peuvent être fournis aux entrées d'adresse de deux manières : A 1 =X 1, A 0 =X 3 ou A 1 =X 3, A 0 =X 1 (la méthode d'alimentation n'a pas d'importance). Ensuite, les zones d'adresse correspondent aux entrées d'informations D 0, D 1, D 2, D 3 (indiquées sur la carte de Carnaugh). Les zones d'adresse déterminent les fonctions de contrôle de l'entrée d'informations correspondante du multiplexeur.

Nous minimisons les fonctions de gestion :

ré 1 = X 0, ré 2 = X 0,

Implémentons les fonctions obtenues (Fig. 1.5) :

Recherche sur les multiplexeurs

Le but du travail est d'étudier la logique de fonctionnement, les paramètres statiques et dynamiques des dispositifs combinatoires en utilisant l'exemple d'un multiplexeur à quatre entrées construit sur des éléments de Schaeffer.

Le diagramme schématique d'un multiplexeur à quatre entrées est présenté sur la figure. 1.6.

Affectation de travail

Assemblez le circuit multiplexeur étudié (Fig. 1.7). Dans le diagramme, les générateurs d'impulsions rectangulaires G1, G2, G3, G4 simulent les sources de données d'entrée, et un compteur binaire 2 bits sur les bascules Tg1, Tg2 assure les changements périodiques des adresses du multiplexeur.

Des lignes directrices

Dans le schéma (Fig. 1.7), utilisez des modèles de composants idéaux ou une série de LE spécifiés par l'enseignant.

Appliquer les signaux des générateurs avec des fréquences f 0, f 1, f 2, f 3, f 4 - comme indiqué par l'enseignant, source de tension V1 = U ip.

Lors du fonctionnement normal du multiplexeur, une série d'impulsions de fréquences f 1, f 2, f 3, f 4 doivent être formées à sa sortie (entrée de l'oscilloscope B). Pour étudier les processus transitoires dans un multiplexeur, déconnectez le générateur G0 de l'entrée du déclencheur Tg1 et connectez-le aux entrées des bascules R. Déterminez la fréquence, les paramètres statiques et dynamiques du signal à la sortie du multiplexeur.

Connectez le générateur G0 à l'entrée du déclencheur Tg1 et les entrées de l'analyseur logique aux points du circuit, comme indiqué sur la Fig. 1.7.

Questions de contrôle

Qu'est-ce qu'un multiplexeur et à quoi servent-ils ?

Donnez une équation qui décrit le fonctionnement d’un multiplexeur à quatre entrées.

Expliquer le but des entrées d’informations.

Pourquoi une entrée stroboscopique est-elle utilisée dans les multiplexeurs ?

Qu'est-ce qui détermine la vitesse d'un multiplexeur ?

A quoi servent les multiplexeurs en cascade ?

2. Démultiplexeurs

Informations théoriques

Un démultiplexeur est une unité fonctionnelle d'un ordinateur conçue pour commuter (commuter) le signal d'une seule entrée d'information D vers l'une des n sorties d'information. Le numéro de la sortie à laquelle la valeur du signal d'entrée est fournie à chaque cycle du temps informatique est déterminé par le code d'adresse A 0 , A 1 ..., A m-1 . Les entrées d'adresse m et les sorties d'informations n sont liées par la relation n2 m. Un décodeur DC peut être utilisé comme démultiplexeur. Dans ce cas, le signal d'information est fourni à l'entrée d'autorisation E (de l'anglais Enable - Permission). Un démultiplexeur à porte avec une entrée d'information D, des entrées d'adresse A 1, A 0 et une entrée de porte C est illustré à la figure 2.1. Un démultiplexeur remplit la fonction inverse d'un multiplexeur. En relation avec les multiplexeurs et démultiplexeurs, le terme « sélecteurs de données » est également utilisé.

Les démultiplexeurs sont utilisés pour commuter des lignes individuelles et des bus multibits, convertissant le code série en parallèle. Comme un multiplexeur, un démultiplexeur comprend un décodeur d'adresses. Les signaux du décodeur contrôlent les portes logiques, permettant le transfert d'informations à travers une seule d'entre elles (Fig. 1.1)

La logique de fonctionnement du démultiplexeur pour le cas n = 4 est illustrée dans le tableau. 2.1, où y0,...,y3 sont les entrées des récepteurs d'informations.

	Adresse A 1 A 0	Sortie O 0 O 1 O 2 O 3

Affectation de travail

Assemblez le circuit multiplexeur étudié (Fig. 2.4). Dans le schéma, le générateur d'impulsions rectangulaires G1 simule la source des données d'entrée, et le compteur binaire 2 bits sur les déclencheurs Tg1, Tg2 assure les changements périodiques des adresses du multiplexeur. (Fig. 2.4).

Des lignes directrices

Questions de contrôle

Qu'est-ce qu'un démultiplexeur et à quoi servent les démultiplexeurs ?

Donnez des équations qui décrivent le fonctionnement d'un démultiplexeur à quatre sorties.

Expliquez le but des entrées d'adresse.

Pourquoi une entrée de porte est-elle utilisée dans les démultiplexeurs ?

Qu'est-ce qui détermine les performances d'un démultiplexeur ?

A quoi servent les démultiplexeurs en cascade ?

Littérature

Éléments de circuits numériques : Manuel. allocation / V.P. Sigorsky, V.I. Zubchuk, A.N. Maigre. –Kiev : UMK VO, 1990.

Babich N.P., Joukov I.A. Circuits informatiques. Kiev 200

Zubchuk V.I., Sigorsky V.P., Shkuro A.N. Manuel de circuits numériques. – K. : « Technologie », 1990.

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Les multiplexeurs sont des appareils qui vous permettent de connecter plusieurs entrées à une seule sortie. sont appelés appareils qui vous permettent de connecter une entrée à plusieurs sorties. Dans le cas le plus simple, une telle commutation peut être effectuée à l'aide des touches :

Figure 1. Commutateur (multiplexeur) assemblé à l'aide de clés

Un tel commutateur fonctionnera aussi bien avec les signaux analogiques que numériques. Cependant, la rapidité de fonctionnement des touches mécaniques laisse beaucoup à désirer et les touches doivent souvent être contrôlées automatiquement à l'aide d'un certain circuit.

Les circuits numériques nécessitent que les commutateurs soient contrôlés à l'aide de niveaux logiques. Autrement dit, vous devez sélectionner un appareil capable de remplir les fonctions d'une clé électronique avec contrôle électronique d'un signal numérique.

Caractéristiques de la construction de multiplexeurs sur des éléments TTL

Essayons de faire fonctionner ceux que nous connaissons déjà comme une clé électronique. Considérons la table de vérité de l'élément logique "ET". Dans ce cas, l'une des entrées de l'élément logique « ET » sera considérée comme une entrée d'information de la clé électronique, et l'autre entrée comme une entrée de contrôle. Puisque les deux entrées de la porte ET sont équivalentes, peu importe laquelle d’entre elles sera l’entrée de contrôle.

Soit l'entrée X celle de contrôle et Y celle d'information. Pour simplifier le raisonnement, nous divisons la table de vérité en deux parties en fonction du niveau du signal logique à l'entrée de commande X.

La table de vérité montre clairement que même si un niveau logique zéro est appliqué à l'entrée de contrôle X, le signal appliqué à l'entrée Y ne passe pas à la sortie Out. Lorsqu'un signal logique est appliqué à l'entrée de contrôle X, le signal reçu à l'entrée Y apparaît à la sortie Out.

Cela signifie que la porte ET peut être utilisée comme clé électronique. Dans ce cas, peu importe laquelle des entrées de l'élément « ET » sera utilisée comme entrée de contrôle et laquelle sera utilisée comme entrée d'information. Il ne reste plus qu'à combiner les sorties des éléments logiques « ET » en une seule sortie. Cela se fait en utilisant la porte "OU" de la même manière qu'avec . Le commutateur résultant avec contrôle de niveau logique est illustré à la figure 2.

Figure 2. Schéma de principe d'un multiplexeur numérique réalisé sur des éléments logiques

Dans les circuits illustrés aux figures 1 et 2, vous pouvez connecter simultanément plusieurs entrées à une sortie. Cependant, cela entraîne généralement des conséquences imprévisibles. De plus, pour contrôler un tel commutateur, de nombreuses entrées sont nécessaires, de sorte que le multiplexeur comprend généralement une entrée binaire, comme le montre la figure 3. Nous avons obtenu ce décodeur plus tôt en utilisant. Cela vous permet de contrôler la commutation des entrées d'informations à l'aide de codes binaires fournis aux entrées de contrôle. Le nombre d'entrées d'informations dans de tels circuits est choisi pour être un multiple de la puissance de deux.

Figure 3. Diagramme schématique d'un multiplexeur contrôlé par code binaire

La désignation graphique d'un multiplexeur à quatre entrées à commande binaire est représentée sur la figure 4. Les entrées A0 et A1 sont les entrées de commande du microcircuit en question, déterminant l'adresse du signal d'entrée qui sera connecté à la sortie Y. Les signaux d'entrée eux-mêmes sont désignés par X0, X1, X2 et X3.

Figure 4. Désignation graphique classique d'un multiplexeur à quatre entrées

Dans la désignation graphique conventionnelle, les noms des entrées d'informations A, B, C et D sont remplacés par les noms X0, X1, X2 et X3, et le nom de la sortie Out est remplacé par le nom Y. Ce nom pour les entrées et Les résultats sont plus courants dans la littérature nationale. Les entrées d'adresse sont désignées A0 et A1.

Caractéristiques de la construction de multiplexeurs basés sur des éléments CMOS

Lorsqu'on travaille avec un interrupteur électronique, il est très simple d'obtenir un ou deux transistors MOS, donc dans les circuits CMOS, l'élément logique « ET » n'est pas utilisé comme clé électronique. Le circuit d'un interrupteur électronique réalisé sur des transistors MOS complémentaires est représenté sur la figure 5.

Figure 5. Schéma de circuit d'une clé électronique réalisée sur des transistors CMOS

Une telle clé peut commuter des signaux numériques et analogiques. La résistance des transistors ouverts est de plusieurs dizaines d'ohms et celle des transistors fermés dépasse les dizaines de mégohms. Cela présente à la fois des avantages et des inconvénients. Le fait que l'interrupteur assemblé sur un transistor MOS ne soit pas un élément logique ordinaire permet de combiner les sorties des interrupteurs électroniques en stricte conformité avec le circuit représenté sur la figure 1. Cela simplifie clairement le circuit du dispositif.

De plus, un multiplexeur CMOS peut être utilisé pour commuter des signaux analogiques. Cependant, il ne faut pas oublier que le circuit ne supporte pas les tensions négatives. Cela signifie que pour les signaux analogiques, il est nécessaire d'utiliser un circuit de polarisation pour que les valeurs du signal analogique s'étendent du potentiel du circuit commun à la tension d'alimentation du multiplexeur.

Parallèlement, lorsque l'on travaille avec un multiplexeur monté sur des commutateurs CMOS, il faut installer des éléments logiques à son entrée et à sa sortie. Ce n'est que dans ce cas que le circuit numérique dans son ensemble fonctionnera correctement. Il convient de noter que dans la plupart des cas, cette condition est automatiquement remplie.

N'oubliez pas maintenant que dans un multiplexeur, il vous suffit de connecter l'un des signaux d'entrée à la sortie. De la même manière que pour le contrôle des clés électroniques à code binaire, un décodeur est introduit dans le multiplexeur. Le schéma d'un tel multiplexeur est représenté sur la figure 6.

Figure 6. Circuit multiplexeur CMOS

La désignation graphique des multiplexeurs ne dépend pas de la technologie de fabrication des microcircuits, c'est-à-dire qu'un multiplexeur CMOS est désigné exactement de la même manière que celui illustré sur la figure 4.

Dans les microcircuits domestiques, les multiplexeurs sont désignés par les lettres KP, qui suivent immédiatement le numéro de série des microcircuits. Par exemple, la puce K1533KP2 est un double multiplexeur à quatre canaux fabriqué à l'aide de la technologie TTL, et la puce K1561KP1 est un double multiplexeur à quatre canaux fabriqué à l'aide de la technologie CMOS.

Littérature:

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Un multiplexeur est un appareil qui échantillonne une entrée parmi plusieurs et la connecte à sa sortie. Le multiplexeur possède plusieurs entrées d'informations (D 0, D 1, ...), des entrées d'adresse (A 0 A 1, ...), une entrée pour fournir un signal stroboscopique C et une sortie Q. Sur la Fig. 1,f montre une image symbolique d'un multiplexeur avec quatre entrées d'informations.

Chaque entrée d'information du multiplexeur se voit attribuer un numéro appelé adresse. Lorsqu'un signal stroboscopique est appliqué à l'entrée C, le multiplexeur sélectionne l'une des entrées dont l'adresse est spécifiée par un code binaire au niveau des entrées d'adresse et la connecte à la sortie.

Ainsi, en fournissant les adresses de diverses entrées d'informations aux entrées d'adresses, il est possible de transmettre des signaux numériques de ces entrées à la sortie Q. Évidemment, le nombre d'entrées d'informations n inf et le nombre d'entrées d'adresses n adr sont liés par la relation n inf = 2 nadr.

Tableau 1
Adressecontributions		Stroboscopesignal	Sortie

Le fonctionnement du multiplexeur est déterminé par tableau. 1. En l'absence de signal stroboscopique (C = 0), il n'y a pas de connexion entre les entrées d'information et la sortie (Q = 0). Lorsqu'un signal stroboscopique (C = l) est appliqué, le niveau logique de celui des entrées d'information D i dont le numéro i sous forme binaire est précisé au niveau des entrées d'adresse est transmis à la sortie. Ainsi, lors du réglage de l'adresse A l A 0 = ll 2 = 3 10, un signal d'entrée d'information avec l'adresse 3 10, c'est-à-dire D 3, sera transmis à la sortie Q.

En utilisant ce tableau, nous pouvons écrire l'expression logique suivante pour la sortie Q :

Le schéma de circuit d'un multiplexeur construit en utilisant cette expression est présenté sur la figure. 1, b.

Dans les cas où il est nécessaire de transmettre des données d'entrée multibits aux sorties sous forme parallèle, une connexion parallèle des multiplexeurs est utilisée en fonction du nombre de bits des données transmises.

Utilisation de multiplexeurs pour la synthèse de dispositifs combinatoires.

Les multiplexeurs peuvent être utilisés pour synthétiser des fonctions logiques. Dans ce cas, le nombre d'éléments (boîtiers de circuits intégrés) utilisés dans le circuit peut être considérablement réduit.

L'expression booléenne du multiplexeur contient des membres avec toutes les combinaisons de variables d'adresse. Par conséquent, s'il est nécessaire de synthétiser une fonction de trois variables f(x 1, x 2, x 3), alors deux de ces variables (par exemple, x 1, x 2) peuvent être fournies aux entrées d'adresse A 1, et A 0, et le troisième x 3 - à la saisie d'informations.

Par exemple, supposons que vous deviez synthétiser une fonction donnée dans le tableau. 2. Expression de fonction logique

En considérant les variables x l, x 2 comme variables d'adresse, on obtient un tableau. 3, d'où il ressort clairement que le multiplexeur en sortie Q met en œuvre une fonction logique donnée. Le diagramme schématique est présenté sur la Fig. 2.

Évidemment, n'importe quelle fonction de trois variables peut être synthétisée sur des multiplexeurs à quatre entrées, n'importe quelle fonction de quatre variables sur des multiplexeurs à huit entrées, etc.

Lors de la synthèse de circuits combinatoires, les multiplexeurs peuvent être utilisés en conjonction avec des éléments d'une certaine base. Soit n le nombre total de fonctions variables. Ensuite, si le multiplexeur a n entrées d'adresse, alors n variables d'adresse leur sont fournies, et des fonctions de n-n variables d'adresse sont fournies à ses entrées d'informations.

Par exemple, supposons que vous souhaitiez synthétiser une fonction logique à quatre variables à l'aide d'un multiplexeur à quatre entrées. Si les variables d'adresse sont x 1, x 2, alors les fonctions des variables x 3 et x 4, définies comme indiqué dans le tableau, doivent être fournies aux entrées d'informations du multiplexeur. 5 zones de la table Veitch. Dans chaque zone de la table Veitch décrite pour les entrées d'informations, la minimisation est effectuée à l'aide de méthodes conventionnelles, après quoi des circuits sont construits qui forment les fonctions fournies aux entrées d'informations du multiplexeur.

Démontrons cette technique en utilisant l'implémentation de la fonction donnée dans le tableau. 6.

Lorsque les variables x 1 et x 2 sont fournies aux entrées d'adresse du multiplexeur, D 0 = 1 doit être fourni à ses entrées d'informations ; ré 1 = 0 ; D2 = x3. 4, D3 = 4. Le circuit qui implémente la fonction donnée est illustré à la Fig. 3.

Il convient de garder à l'esprit que lors de la synthèse d'un dispositif logique à l'aide d'un multiplexeur, il est également nécessaire de construire une version du circuit sans utiliser de multiplexeur. Ensuite, en comparant les options résultantes, déterminez quelle option est la meilleure en termes de nombre de boîtiers de circuits intégrés utilisés dans le circuit.

Aujourd'hui, l'achat d'équipements supplémentaires ou d'appareils spéciaux coûte assez cher. Afin de réduire les coûts financiers, ils utilisent souvent des dispositifs tels que des multiplexeurs et des démultiplexeurs, qui sont des sélecteurs de données uniques.

Dans le cas d'un multiplexeur, il est possible de faire passer les informations de plusieurs entrées via une seule sortie. Un démultiplexeur agit exactement à l'opposé : il distribue les données reçues d'une entrée vers différentes sorties.

Un multiplexeur est un équipement qui contient plusieurs entrées de signal, une ou plusieurs entrées de contrôle et une seule sortie commune. Ce dispositif permet de transmettre un canal spécifique depuis l'une des entrées disponibles vers une sortie spéciale et unique.

Dans ce cas, l'entrée est sélectionnée en appliquant une certaine combinaison de signaux de commande. Le plus souvent, un multiplexeur est nécessaire lorsqu'il est nécessaire d'équiper un grand nombre de canaux (signaux) pour la transmission du signal, mais il n'y a ni argent ni équipement technique pour cela.

Les performances de ce type d'appareil reposent sur le fait que le signal de communication, même s'il n'y en a qu'un, n'est bien souvent pas appliqué à sa pleine puissance. Pour cette raison, il reste de l'espace supplémentaire pour exécuter d'autres flux d'informations sur la même ligne.

Bien entendu, si tous ces flux sont lancés sous leur forme originale et en même temps, le résultat sera alors le fouillis habituel de données d'information, qui sera presque impossible à déchiffrer. Pour cette raison, un multiplexeur est produit en divisant les flux d'informations à l'aide de diverses méthodes.

La bande de fréquence se produit lorsque tous les flux de données se produisent en même temps, mais à des fréquences différentes. Dans ce cas, il n’y a pas de mélange des flux. De plus, il est possible de lancer des streams sur différentes lignes temporelles. La méthode de codage est également particulièrement appréciée. Dans ce cas, tous les flux sont désignés par des caractères spéciaux, codés et envoyés simultanément.

Les multiplexeurs sont classés selon plusieurs critères : par lieu d'utilisation ou par destination, etc.

Ligne de communication du multiplexeur et du démultiplexeur

La principale différence entre les multiplexeurs réside dans la manière dont les signaux sont compressés en un seul flux continu.

Le multiplexage peut être des types suivants :

• temporaire;
• type spatial ;
• code;

En règle générale, si les canaux sont câblés, les deux premières méthodes sont pertinentes et pour les canaux sans fil, les quatre options sont utilisées. Habituellement, lorsque nous parlons de multiplexeur, nous entendons un appareil filaire.

Pour cette raison, il convient de se familiariser plus en détail avec les méthodes de fréquence et de temps :

Méthodes de multiplexage

Pour effectuer un multiplexage de fréquence, il est nécessaire de déterminer une certaine période de fréquence pour tous les flux. Avant le processus lui-même, vous devez déplacer le spectre de tous les canaux inclus dans une période d'une fréquence différente, qui ne se croisera en aucune façon avec d'autres signaux. De plus, pour garantir la fiabilité, certains intervalles sont ménagés entre les fréquences pour une protection supplémentaire. Cette méthode est utilisée dans les lignes de communication électriques et optiques.

Option temporaire

Multiplexage et démultiplexage temporel

Il y a un certain temps pour transmettre chaque signal dans le flux continu qui arrive. Dans ce cas, l'appareil a une tâche particulière : garantir l'accès des boucles à un environnement de redirection commun pour les threads qui entrent pour une courte période de temps.

Dans ce cas, il faut s’assurer qu’il n’y ait pas de chevauchement indésirable des canaux les uns sur les autres, ce qui brouillerait les informations. A cet effet, des intervalles de protection spéciaux sont utilisés, placés entre ces mêmes canaux.

Cette méthode est généralement utilisée pour les canaux de communication numériques.

Classification des multiplexeurs

Il existe les types de multiplexeurs suivants :

1. Terminal. Ils sont placés aux extrémités des lignes connectées.
2. Entrée et sortie. De tels dispositifs sont intégrés dans les coupures des lignes de communication afin d'émettre certains signaux à partir d'un flux continu. Avec leur aide, vous pouvez vous passer de multiplexeurs coûteux de type terminal.

Les multiplexeurs sont également classés de cette manière :

Multiplexeurs analogiques

Les commutateurs de type analogique sont des éléments analogiques-discrets spéciaux. Une clé analogique peut être présentée comme un appareil distinct. Un ensemble de touches de ce type, qui fonctionnent sur une seule sortie avec des circuits d'échantillonnage d'une certaine touche, constitue un multiplexeur analogique spécial. L'équipement analogique sélectionne un canal d'entrée spécifique à chaque période et l'envoie à un appareil spécial

Multiplexeurs numériques

L'équipement numérique est divisé en multiplexeurs des deuxième, premier et autres niveaux élevés. Les multiplexeurs numériques permettent de recevoir des signaux numériques provenant d'appareils de bas niveau. Dans ce cas, ils peuvent être enregistrés et un flux numérique de haut niveau peut être formé. Ainsi, les flux entrants sont synchronisés. On peut également noter qu’ils ont les mêmes vitesses.

Domaines d'utilisation

Les multiplexeurs vidéo sont utilisés dans les équipements de télévision et divers écrans, dans les systèmes de vidéosurveillance de sécurité. Les communications GSM et divers modems d'entrée des fournisseurs Internet sont basés sur le multiplexage. Ces appareils sont également utilisés dans les récepteurs GPS et les lignes de communication à fibre optique à large bande.

Les multiplexeurs sont utilisés dans divers diviseurs de fréquence, éléments de déclenchement spéciaux, dispositifs de décalage spéciaux, etc. Ils peuvent être utilisés pour convertir certains codes binaires parallèles en code série.

Schéma d'application d'un multiplexeur optique

Structure du multiplexeur

Le multiplexeur se compose d'un décodeur d'adresse de ligne d'entrée de canal spécial et de divers circuits, dont un circuit combiné.

La structure d'un multiplexeur peut être envisagée à l'aide de l'exemple de son circuit général. Les données d'entrée de type logique sont reçues aux sorties du commutateur, puis envoyées via celui-ci à la sortie. Les mots des canaux d'adresse sont fournis à l'entrée de commande. L'appareil lui-même peut également avoir une entrée de contrôle spéciale, qui permet au canal d'entrée de passer ou non vers la sortie.

Il existe des types de multiplexeurs dotés d'une sortie à trois états. Toutes les nuances du fonctionnement du multiplexeur dépendent de son modèle.

Démultiplexeur

Un démultiplexeur est un dispositif logique conçu pour commuter librement un signal d'une entrée d'informations à l'une des sorties d'informations disponibles. En fait, un démultiplexeur est l'opposé d'un multiplexeur.

Lors de la transmission de données sur un signal commun avec répartition dans le temps, il est nécessaire d'utiliser à la fois des multiplexeurs et des démultiplexeurs, c'est-à-dire un dispositif à fonction inverse. Cet appareil distribue les données d'information d'un seul signal entre plusieurs récepteurs de données.

Une différence particulière entre ce type d'appareil et les multiplexeurs est qu'il est possible de combiner un certain nombre d'entrées en une seule sans utiliser de circuits supplémentaires. Mais afin d'augmenter la charge du microcircuit, il est recommandé d'installer un onduleur spécial à la sortie de l'appareil pour augmenter le canal d'entrée.

Le circuit du dispositif le plus simple utilise un décodeur binaire pour une sortie spécifique. Il convient de noter qu'avec une étude détaillée du décodeur, vous pouvez rendre le démultiplexeur beaucoup plus simple. Pour ce faire, il est nécessaire d'ajouter une autre entrée à tous les éléments logiques inclus dans la structure du décodeur. Cette structure est souvent appelée décodeur, qui possède une entrée d’activation d’opération.

À quoi faut-il faire attention lors du choix d’un multiplexeur ?

1. Quels appareils photo sont utilisés - noir et blanc, couleur ?
2. Le nombre total de caméras pouvant être connectées à l'appareil.
3. Type de multiplexeur.
4. Résolution de l'appareil.
5. La présence d'un détecteur qui détecte le mouvement.
6. Est-il possible de connecter un deuxième écran de moniteur ?

Lors du choix d'un multiplexeur ou d'un démultiplexeur, il est nécessaire de prendre en compte toutes les nuances et caractéristiques techniques de l'appareil.

MultiplexeurMultiplexeur
est
appareil,
lequel
échantillonne une des nombreuses entrées et
le connecte à sa sortie.
Multiplexeur
(depuis
Anglais
multiplex
–
multiple) est un appareil de télécommunication,
combiner plusieurs flux ou canaux de données
en un seul signal de sortie (flux de groupe).

Définitions

Le multiplexeur échantillonne une entrée parmi plusieurs et
le connecte à sa sortie, en fonction de l'état du binaire
code.
Multiplexeur - commutateur de signal contrôlé par code binaire
et ayant plusieurs entrées et une sortie. La sortie est connectée à
entrée dont le numéro correspond au code binaire.
Ou un multiplexeur est un appareil qui convertit le code parallèle en
cohérent.

Le multiplexeur comporte plusieurs entrées d'informations (D0, D1, ...), des entrées d'adresses (A0 A1, ...), une entrée de fourniture du signal C et

une sortie Q.

Chaque entrée d'information du multiplexeur
attribué un numéro appelé adresse.
Lorsqu'un signal est appliqué à l'entrée C, le multiplexeur sélectionne
une des entrées dont l'adresse est spécifiée en binaire
code sur les entrées d'adresse, et le connecte à la sortie.

Multiplexeur

Ainsi, en fournissant des adresses de différentes
entrées d'informations, le numérique peut être transmis
signaux de ces entrées vers la sortie Q.
Nombre d'entrées d'informations ninf et nombre d'entrées d'adresses
les entrées nadr sont reliées par la relation ninf = 2nadr.

Un multiplexeur peut avoir par exemple 16 entrées et
une sortie.
Si vous connectez 16 sources à ces entrées
signaux numériques – générateurs série
mots numériques, alors les octets de n'importe lequel d'entre eux peuvent être
transmettre à la seule sortie.
Pour sélectionner l'une des 16 chaînes, vous devez disposer de 4
entrée de sélection (24=16), à laquelle binaire
adresse du canal.

Pour transmettre les données du canal numéro 9 aux entrées
la sélection doit être définie sur le code 1001.
Les multiplexeurs sont souvent appelés sélecteurs ou
sélecteurs-multiplexeurs.

Table de vérité du multiplexeur

Adresse
contributions
Signal C
Sortie
A1
A0
*
*
0
0
0
0
1
D0
0
1
1
D1
1
0
1
D2
1
1
1
D3

Exemple

Par exemple, lors de la définition de l'adresse AlA0 = ll2 = 310 sur
sortie
Q
volonté
se transmettre
signal
saisie d'informations avec l'adresse 310, soit D3.

Signal de commande C

En l'absence de signal de commande (C = 0), la communication
entre les informations entrées et sorties
absent (Q = 0).
Lorsqu'un signal de commande (C = l) est appliqué à la sortie
transmis
logique
niveau
Aller
depuis
entrées d'information Di, nombre i dans
la forme binaire est spécifiée aux entrées d'adresse.

Fonctions du multiplexeur

À l’aide de la table de vérité, vous pouvez écrire une expression logique pour
sortie Q.
Expression booléenne du multiplexeur (*)

Schéma fonctionnel

Utiliser des multiplexeurs pour synthétiser des dispositifs combinatoires

Les multiplexeurs peuvent être utilisés pour la synthèse
fonctions logiques.
Dans ce cas, le nombre d'éléments utilisés dans le circuit
(boîtiers de circuits intégrés) peuvent être
réduit significativement.

Expression logique du multiplexeur

L'expression booléenne du multiplexeur (*) contient des termes avec
toutes les combinaisons de variables d'adresse.
Par conséquent, si l’on veut synthétiser une fonction de trois
variables f(x1, x2, x3), puis deux de ces variables (par exemple, x1,
x2) peut être alimenté vers les entrées d'adresse A1 et A0, et le troisième x3 - vers
saisie d’informations.

Table de vérité

Schéma fonctionnel

conclusions

peut être synthétisé sur des multiplexeurs à quatre entrées
toute fonction de trois variables,
sur multiplexeurs à huit entrées - n'importe quelle fonction de quatre
variables, etc.

Implémentation de LF à partir de 4 variables

Démultiplexeurs

Le démultiplexeur possède une entrée d'information et
plusieurs sorties.
C'est un appareil qui effectue
commuter l'entrée sur l'une des sorties ayant
adresse spécifiée (numéro).
Avec leur aide, les signaux d'une entrée d'informations
distribué dans l'ordre requis selon
plusieurs sorties.

Avec m entrées adressables, le démultiplexeur peut avoir
jusqu'à 2 m de sorties.
Sous la forme d'un microcircuit spécialement conçu pour
ceci, le démultiplexeur n'est pas implémenté.
Démultiplexeur
En cours d'exécution
sur
avoir une entrée d'activation d'opération E.
décodeur,

Un exemple de mise en œuvre d'un démultiplexeur basé sur un décodeur est présenté sur la figure.

Représentation symbolique d'un démultiplexeur à quatre sorties

L'utilisation d'un démultiplexeur peut
simplifier considérablement la construction
périphérique logique comportant plusieurs
sorties sur lesquelles divers
fonctions logiques du même
variables.

Multiplexeur à deux canaux

Implémentation d'une fonction donnée à l'aide d'un multiplexeur

Pour implémenter une fonction sur un multiplexeur, vous devez vous adresser aux informations
l'entrée du multiplexeur de numéro N est un signal dont la valeur est
la valeur correspondante de la fonction F1, c'est-à-dire les entrées numérotées 1, 2, 4, 5 doivent
appliquer le niveau du zéro logique, et le reste - le niveau du un logique.
Construisez un diagramme.

Développer, assembler et tester le fonctionnement d'un circuit basé sur un multiplexeur 8x1 qui implémente une fonction logique Y donnée.

1.
Y=C'B'+CA
2.
Y=B'A'+C'B'+C'A'
3.
Y=C'B'A'+CB'A+C'BA
4.
Y=CA+B'A'+C'A'
5.
Y=AC+BA
6.
Y=C'A+B'A'+C'B
7.
Y=C'+AB'+AC
8.
Y=CBA+C'B'A'
9.
Y = AC + A'B'C
10.
Y=C'+B'C+AB