In questo articolo esamineremo il multiplexer, definiremo prima cos'è un multiplexer, poi esamineremo i suoi tipi che sono 2×1 e 4×1, quindi passeremo attraverso l'implementazione del mux 2×1 e superiori mux con mux di ordine inferiore, Infine concluderemo il nostro articolo con alcune applicazioni, vantaggi e alcune FAQ.

Tabella dei contenuti

• Cosa sono i multiplexer?
• Tipi di Mux
• Multiplexer 2×1
• Multiplexer 4×1
• Realizzazione di diversi varchi con Mux 2:1
• Implementazione di MUX di ordine superiore utilizzando MUX di ordine inferiore
• Vantaggi e svantaggi del MUX

Cosa sono i multiplexer?

Un multiplexer è a circuito combinatorio che ha molti ingressi dati e una singola uscita, a seconda del controllo o degli ingressi selezionati. Per N righe di input, sono richieste righe di selezione log2(N) o, in modo equivalente, for2^nrighe di input, sono necessarie n righe di selezione. I multiplexer sono noti anche come selettori N-a-1, convertitori parallelo-seriale, circuiti molti-a-uno e circuiti logici universali. Vengono utilizzati principalmente per aumentare la quantità di dati che possono essere inviati su una rete entro un certo periodo di tempo e larghezza di banda .

Multiplexer

Tipi di Mux

Il Mux può essere di diversi tipi in base all'input, ma in questo articolo esamineremo due tipi principali di mux che sono

• 2×1 Mux
• 4×1 Mux
  

Multiplexer 2×1

Il 2×1 è un circuito fondamentale noto anche come multiplexer 2 a 1 che viene utilizzato per sceglierne uno segnale da due ingressi e lo trasmette all'uscita. Il mux 2×1 ha due linee di ingresso, una linea di uscita e un'unica linea di selezione. Ha varie applicazioni nei sistemi digitali come nel microprocessore viene utilizzato per selezionare tra due diverse sorgenti dati o tra due diverse istruzioni.

Diagramma a blocchi del multiplexer 2:1 con tabella della verità

Di seguito è riportato il diagramma a blocchi e la tabella della verità del Mux 2:1. In questo diagramma a blocchi dove I0 e I1 sono le linee di ingresso, Y è la linea di uscita e S0 è una singola linea di selezione.

Diagramma a blocchi del multiplexer 2:1 con tabella della verità

L'uscita del Mux 2×1 dipenderà dalla linea di selezione S0,

• Quando S è 0 (basso), viene selezionato I0
• quando S0 è 1 (alto), è selezionato I1

Espressione logica di 2×1 Mux

Utilizzando la tabella della verità, è possibile determinare l'espressione logica per Mux come

Y=overline{S_0}.I_0+S_0.I_1

Schema circuitale di multiplexer 2×1

Usando la tabella della verità circuito il diagramma può essere dato come

Schema elettrico di 2×1 Mux

Multiplexer 4×1

Il multiplexer 4×1, noto anche come multiplexer 4-to-1. È un multiplexer che ha 4 ingressi e una singola uscita. L'uscita viene selezionata come uno dei 4 ingressi in base agli ingressi di selezione. Il numero delle linee di selezione dipenderà dal numero dell'input determinato dall'equazionelog_2n,In 4×1 Mux le linee di selezione possono essere determinate comelog_4=2,sono necessarie due selezioni.

Schema a blocchi del multiplexer 4×1

Nel diagramma a blocchi fornito I0, I1, I2 e I3 sono i 4 ingressi e Y è l'uscita singola basata sulle linee Select S0 e S1.

L'uscita del multiplexer è determinata dal valore binario delle linee di selezione

• Quando S1S0=00, viene selezionato l'ingresso I0.
• Quando S1S0=01, viene selezionato l'ingresso I1.
• Quando S1S0=10, viene selezionato l'ingresso I2.
• Quando S1S0=11, viene selezionato l'ingresso I3.

Tabella della verità del multiplexer 4×1

Di seguito è riportato il Tavola della verità di multiplexer 4×1

stringa inversa Java

Schema elettrico dei multiplexer 4×1

Utilizzando la tabella della verità è possibile fornire lo schema elettrico come

Il multiplexer può fungere da circuito combinatorio universale. Tutte le porte logiche standard possono essere implementate con multiplexer.

Realizzazione di diversi varchi con Mux 2:1

Di seguito è riportata l'implementazione di diversi gate utilizzando 2:1 Mux

Implementazione della porta NOT utilizzando 2:1 Mux

Il cancello Not da 2:1 Mux può essere ottenuto da

• Collegare il segnale di ingresso a una delle linee di ingresso dati (I0).
• Quindi collegare una linea (0 o 1) all'altra linea di ingresso dati (I1)
• Collegare la stessa linea di ingresso Selezionare la linea S0 collegata a D0.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di NON cancello utilizzando 2:1 Mux

Implementazione della porta AND utilizzando 2:1 Mux

Il cancello And da 2:1 Mux può essere ottenuto da

• Collegare l'ingresso Y a I1.
• Collegare l'ingresso X alla linea di selezione S0.
• Collegare una linea (0) a I0.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di E cancello utilizzando 2:1 Mux

Per ulteriori informazioni su Implementazione della porta AND utilizzando 2:1 Mux

Realizzazione di porta OR utilizzando 2:1 Mux

La porta OR da 2:1 Mux può essere ottenuta tramite

• Collegare l'ingresso X alla linea di selezione S0.
• Collegare l'ingresso Y a I1.
• Collegare la linea(1) a I1.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di O cancello utilizzando 2:1 Mux

L'implementazione delle porte NAND, NOR, XOR e XNOR richiede due Mux 2:1. Il primo multiplexer fungerà da porta NOT che fornirà l'ingresso complementare al secondo multiplexer.

Implementazione della porta NAND utilizzando 2:1 Mux

La porta NAND da 2:1 Mux può essere ottenuta da

• Nel primo mux prendi gli input e 1, 0 e y come linea di selezione.
• Nel secondo MUX l'uscita del mux è collegata a I1.
• line(1) è data a I0.
• x viene data come linea di selezione per il secondo Mux.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di Porta NAND utilizzando 2:1 Mux

Per ulteriori informazioni su Implementazione della porta NAND utilizzando 2:1 Mux

Implementazione della porta NOR utilizzando 2:1 Mux

Il cancello Nor di 2:1 Mux può essere ottenuto tramite

• Nel primo mux prendi gli input e 1, 0 e y come linea di selezione.
• Nel secondo MUX l'uscita del mux è collegata a I0.
• line(0) è data a I1.
• x viene data come linea di selezione per il secondo Mux.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di Porta NOR utilizzando 2:1 Mux

diagramma delle classi Java

Per ulteriori informazioni su Implementazione della porta NOR utilizzando 2:1 Mux

Realizzazione di porta EX-OR utilizzando 2:1 Mux

Il cancello Nor di 2:1 Mux può essere ottenuto tramite

• Nel primo mux prendi gli input e 1, 0 e y come linea di selezione.
• Nel secondo MUX l'uscita del mux è collegata a I1.
• y è dato a I0.
• x viene data come linea di selezione per il secondo Mux.

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di Cancello EX-OR utilizzando 2:1 Mux

Realizzazione porta EX-NOR utilizzando 2:1 Mux

Di seguito è riportato il diagramma per la rappresentazione logica di Cancello EX-OR utilizzando 2:1 Mux

Il cancello Nor di 2:1 Mux può essere ottenuto tramite

'formula del muratore'

• Nel primo mux prendi gli input e 1, 0 e y come linea di selezione.
• Nel secondo MUX l'uscita del mux è collegata a I0.
• y è dato a I1.
• x viene data come linea di selezione per il secondo Mux.

Implementazione di MUX di ordine superiore utilizzando MUX di ordine inferiore

Di seguito è riportata l'implementazione di MUX di ordine superiore utilizzando MUX di ordine inferiore

MUX 4:1 utilizzando MUX 2:1

Per implementare MUX 4:1 sono necessari tre MUX 2:1.

Allo stesso modo,

Mentre un MUX 8:1 richiede sette (7) MUX 2:1, un MUX 16:1 richiede quindici (15) MUX 2:1 e un MUX 64:1 richiede sessantatre (63) MUX 2:1. Possiamo quindi trarre la conclusione che an2^n:1MUX richiede(2^n-1) 2:1 MUXes.

MUX 16:1 utilizzando MUX 4:1

Di seguito è riportato il diagramma logico del Mux 16:1 utilizzando il Mux 4:1

In generale, per implementare B: 1 MUX utilizzando A: 1 MUX, viene utilizzata una formula per implementare lo stesso.
B/A = K1,
K1/ A = K2,
K2/A = K3

K_N-1/A =K_N= 1 (fino ad ottenere 1 conteggio di MUX).

E poi aggiungi tutti i numeri di MUX = K1 + K2 + K3 + …. +K_N.
Per implementare 64:1 MUX utilizzando 4:1 MUX
Usando la formula sopra, possiamo ottenere lo stesso.
64/4 = 16
16/4 = 4
4 / 4 = 1 (fino ad ottenere 1 conteggio di MUX)
Pertanto, per implementare 64: 1 MUX è necessario un numero totale di 4: 1 MUX = 16 + 4 + 1 = 21.

f (A, B, C) =sum( 1, 2, 3, 5, 6 ) con non importa (7)

utilizzando A e B come linee di selezione per 4:1 MUX,

AB come selezionato: Espandendo i minterms nella sua forma booleana e vedrai il suo valore 0 o 1 al Cesimo posto in modo che possano essere posizionati in quel modo.

AC come selezionato : Espande i minterm nella sua forma booleana e vedrà il suo valore 0 o 1 al B-esimo posto in modo che possano essere posizionati in quel modo.

BC come selezionato : Espansione del minterms alla sua forma booleana e vedrà il suo valore 0 o 1 in A^thposto in modo che possano essere posizionati in quel modo.

Vantaggi e svantaggi del MUX

Di seguito sono riportati i vantaggi e gli svantaggi di MUX

Vantaggi del MUX

Di seguito sono riportati i vantaggi di MUX

• Efficienza : Il Mux ha una buona efficienza nell'indirizzare più segnali di ingresso a un singolo segnale di uscita in base ai segnali di controllo.
• Ottimizzazione : Il Mux aiuta a conservare risorse come fili, perni e circuito integrato (CIRCUITO INTEGRATO).
• Implementazione diversa: Il Mux può essere utilizzato per implementare diverse funzioni logiche digitali come AND,OR ecc.
• Flessibilità: Mux può essere facilmente configurato in base alle esigenze e ospitare diverse fonti dati, migliorando la versatilità del sistema.

Svantaggi del MUX

Di seguito sono riportati gli svantaggi di MUX

• Numero limitato di fonti dati: Il numero di ingressi che possono essere accettati da un multiplexer è limitato dal numero di linee di controllo, che possono causare limitazioni in alcune applicazioni.
• Ritardo: I multiplexer possono avere un certo ritardo nel percorso del segnale, che può avere un impatto sulle prestazioni del circuito.
• Logica di controllo complessa: La logica di controllo dei multiplexer può essere complessa, in particolare per i multiplexer più grandi con un numero elevato di ingressi.
• Utilizzo energetico: I multiplexer possono consumare più energia rispetto ad altri semplici l porta logica , in particolare quando hanno un gran numero di input.

Applicazioni del MUX

Di seguito sono riportate le applicazioni di MUX

• Instradamento dei dati : Il Mux viene utilizzato per l'instradamento dei dati nel sistema digitale in cui selezionano una delle numerose linee dati e la reinstradano verso l'uscita.
• Selezione dei dati : Il Mux viene utilizzato per la selezione dei dati in cui selezionano l'origine dati in base alle righe selezionate.
• Conversione da analogico a digitale : I Mux vengono utilizzati in ADC per selezionare diversi canali di ingresso analogico.
• Decodifica degli indirizzi : I Mux vengono utilizzati in Microprocessori o memoria per la decodifica degli indirizzi.
• Implementazione della funzione logica : I mux possono essere utilizzati per implementare varie funzioni logiche.

Conclusione

In questo articolo abbiamo esaminato il MUX, abbiamo visto diversi tipi di Mux che sono 2×1 e 4×1 Mux, abbiamo esaminato l'implementazione del mux 2×1 e del mux superiore con mux di ordine inferiore. Inoltre abbiamo esaminato brevemente i suoi vantaggi, svantaggi e applicazioni.

Multiplexer in logica digitale – Domande frequenti

Perché la logica di controllo dei multiplexer è considerata complessa?

Il Mux può essere complesso soprattutto per i multiplexer più grandi a causa dei segnali di controllo che selezionano gli ingressi in base ai requisiti dell'applicazione.

Quali sono i diversi tipi di architetture multiplexer?

Le architetture Mux vengono modificate in base a fattori quali il numero totale di ingressi, il numero di linee selezionate e la logica utilizzata per la selezione degli ingressi.

Come vengono utilizzati i multiplexer nelle applicazioni di elaborazione del segnale digitale (DSP)?

Nelle applicazioni DSP, i multiplexer vengono utilizzati per l'instradamento, la selezione e l'elaborazione del segnale.