Litar multiplexer dan bagaimana ia berfungsi

Istilah Multiplexer yang juga biasa disebut sebagai " MUX " atau " MPX " merujuk pada memilih satu output dari banyak input yang tersedia. Profesor Shankar Balachandran (IIT-M) menjelaskan multiplexing sebagai kaedah penghantaran sebilangan besar unit maklumat melalui sebilangan kecil saluran atau talian dan Multiplexer Digital adalah rangkaian Logik gabungan yang memilih maklumat binari dari salah satu daripada banyak garis input dan mengarahkannya ke garis output tunggal.

Dalam artikel ini, kita akan belajar bagaimana Multiplexer ini berfungsi, bagaimana merancangnya untuk projek kita dan juga mencuba contoh praktikal di papan roti untuk memeriksa cara kerja Hardware.

Asas Multiplexer:

Kaedah terbaik untuk memahami Multiplexer adalah dengan melihat satu tiang multi-kedudukan seperti gambar di bawah. Di sini suis mempunyai pelbagai input D0, D1, D2 dan D3 tetapi hanya mempunyai satu pin Output (Out). Tombol Control digunakan untuk memilih salah satu dari empat data yang ada dan data ini akan dicerminkan pada sisi output. Dengan cara ini pengguna dapat memilih isyarat yang diperlukan di antara banyak isyarat yang ada.

Ini adalah contoh biasa Multiplexer mekanikal. Tetapi dalam litar elektronik yang melibatkan peralihan kelajuan tinggi dan pemindahan data, kita seharusnya dapat memilih input yang diperlukan dengan pantas menggunakan litar digital. Isyarat kawalan (S1 dan S0) sama persis, mereka memilih satu input dari banyak yang ada berdasarkan isyarat yang diberikan kepada mereka. Oleh itu, tiga syarat asas dan minimum pada Multiplexer adalah Input Input Pin, Output Pin dan Control Signal

Pin Input: Ini adalah pin isyarat yang boleh dipilih. Isyarat ini boleh menjadi isyarat digital atau isyarat analog.

Output Pin: Multiplexer akan selalu mempunyai satu pin output sahaja. Isyarat pin input yang dipilih akan disediakan oleh pin output.

Pin Kawalan / Pemilihan: Pin Kawalan digunakan untuk memilih isyarat pin input. Bilangan pin kawalan pada Multiplexer bergantung pada bilangan pin input. Contohnya multiplexer 4-input akan mempunyai 2 pin isyarat.

Untuk tujuan pemahaman, mari kita pertimbangkan multiplexer 4-input yang ditunjukkan di atas. Ia mempunyai dua isyarat kawalan yang mana kita dapat memilih salah satu dari empat saluran input yang tersedia. Jadual Kebenaran di bawah menggambarkan status Pin kawalan (S0 dan S1) kerana memilih pin Input yang diperlukan.

Sekarang, kita telah memahami asas Multiplexer, mari kita lihat Multiplexer 2-Input dan Multiplexer 4-Input yang paling sering digunakan dalam rangkaian aplikasi.

Multiplexer 2-Input:

Seperti namanya untuk Multiplexer 2-Input, kita akan mempunyai 2 baris Input dan satu Garis Output. Juga hanya akan mempunyai satu pin kawalan untuk memilih antara dua pin Input yang tersedia. Gambaran grafik Multiplexer 2: 1 ditunjukkan di bawah.

Di sini pin input dinamakan sebagai D0 dan D1 dan pin Output dinamakan sebagai keluar. Pengguna dapat memilih salah satu input iaitu D0 atau D1 dengan menggunakan Control Pin S0. Sekiranya S0 tetap rendah (logik 0) maka Input D0 akan dipantulkan pada pin output dan jika Input S0 tetap tinggi (logik 1) maka Input D1 akan dipantulkan pada pin output. Jadual kebenaran yang mewakili ditunjukkan di bawah

Seperti yang anda lihat dari jadual di atas, apabila isyarat kawalan S0 adalah 0, Output mencerminkan nilai-nilai isyarat D0 (diserlahkan dengan warna biru) dan serupa ketika isyarat kawalan S0 adalah 1, Output mencerminkan nilai-nilai isyarat D1 (disorot dengan warna merah). Terdapat beberapa pakej IC khusus yang akan berfungsi sebagai multiplexer langsung dari pakej, tetapi kerana kita berusaha memahami reka bentuk logik gabungan, marilah kita membina multiplexer 2-input di atas dengan menggunakan gerbang logik. Gambarajah litar logik ditunjukkan seperti di bawah

Gambarajah logik hanya menggunakan gerbang NAND dan dengan itu dapat dibina dengan mudah di papan papan atau bahkan di papan roti. Ungkapan Boolean untuk rajah Logik dapat diberikan oleh

Keluar = S ₀ '.D ₀ '.D ₁ + S ₀ '.D ₀.D ₁ + S ₀.D ₀.D ₁ ' + S ₀.D ₀.D ₁

Kita dapat dengan lebih jelas lagi ungkapan Boolean ini dengan menggunakan pembatalan istilah umum, sehingga gambarajah logik menjadi lebih mudah dan senang dibina. Ungkapan Boolean yang dipermudahkan diberikan di bawah.

Keluar = S ₀ '.D ₀ + S ₀.D ₁

Multiplexer Perintah Lebih Tinggi (Multiplexer 4: 1):

Setelah anda memahami cara kerja Multiplexer 2: 1, mudah juga anda memahami Multiplexer 4: 1. Ia hanya akan mempunyai 4 pin input dan 1 pin output dengan dua garisan kawalan. Kedua-dua garis kawalan ini dapat membentuk 4 isyarat logik gabungan yang berbeza dan untuk setiap isyarat satu input tertentu akan dipilih.

Bilangan talian kawalan untuk Multiplexer boleh didapati menggunakan formula di bawah

2 ^{Bilangan garisan kawalan} = Bilangan garis Input

Jadi, sebagai contoh Multiplexer 2: 1 akan mempunyai 1 talian kawalan kerana 2 ¹ = 2 dan 4: 1 Multiplexer akan mempunyai 2 garis kawalan kerana 2 ² = 4. Begitu juga anda boleh mengira untuk Multiplexer yang lebih tinggi.

Ia juga biasa digabungkan dengan multiplexer tertib rendah seperti MUX 2: 1 dan 4: 1 untuk membentuk MUX tertib lebih tinggi seperti Multiplexer 8: 1. Sekarang, sebagai contoh, mari kita cuba melaksanakan Multiplexer 4: 1 menggunakan Multiplexer 2: 1. Untuk membina MUX 4: 1 menggunakan MUX 2: 1, kita mesti menggabungkan tiga MUX 2: 1 bersama-sama.

Hasil akhirnya akan memberi kita 4 pin Input, 2 Pin Control / Select dan satu pin output. Untuk mencapai dua MUX yang pertama disambungkan secara selari dan kemudian output dari kedua-duanya dimasukkan sebagai input ke MUX ^ketiga seperti yang ditunjukkan di bawah.

Garis kawalan / pilih dua MUX pertama disambungkan bersama untuk membentuk satu baris (S ₀) dan kemudian garis kawalan MUX ^ketiga digunakan sebagai isyarat kawalan / pilih kedua. Oleh itu akhirnya kita mendapat multiplexer dengan empat input (W0, W1, W2 dan W3) dan hanya satu output (f). Jadual kebenaran untuk Multiplexer 4: 1 ditunjukkan di bawah.

Seperti yang anda lihat dalam jadual di atas, untuk setiap set nilai yang diberikan pada pin isyarat Kawalan (S0 dan S1) kami mendapat Output yang berbeza dari pin input pada pin output kami. Dengan cara ini kita dapat menggunakan MUX untuk memilih satu di antara empat pin input yang tersedia untuk digunakan. Biasanya pin kawalan ini (S0 dan S1) akan dikendalikan secara automatik menggunakan litar digital. Terdapat IC khusus yang boleh berfungsi sebagai MUX dan memudahkan kerja kita, jadi marilah kita melihatnya.

Pelaksanaan Praktikal Multiplexer menggunakan IC 4052:

Selalu menarik untuk membuat dan mengesahkan sesuatu secara praktikal, sehingga teori yang kita pelajari lebih masuk akal. Oleh itu, marilah kita membina Multiplexer 4: 1 dan periksa bagaimana ia berfungsi. IC yang kami gunakan di sini adalah MC14052B yang mempunyai dua Multiplexer 4: 1 di dalamnya. Lekapan IC ditunjukkan di bawah

Di sini pin X0, X1, X2 dan X3 adalah empat pin input dan pin X adalah pin output yang sesuai. Pin kawalan A dan B digunakan untuk memilih input yang diperlukan ke pin output. Pin Vdd (pin 16) harus disambungkan ke voltan bekalan yang + 5V dan pin Vss dan Vee harus dibumikan. Pin Vee adalah untuk diaktifkan yang merupakan pin rendah aktif jadi kita harus membuminya untuk mengaktifkan IC ini. MC14052 adalah Analog Multiplexer yang bermaksud pin input juga dapat dibekalkan dengan voltan berubah-ubah dan yang sama dapat diperoleh walaupun pin output. Gambar GIF di bawah menunjukkan bagaimana IC mengeluarkan voltan input berubah berdasarkan isyarat kawalan yang disediakan. Pin input mempunyai voltan 1.5V, 2.7V, 3.3V dan 4.8V yang juga diperoleh pada pin Output berdasarkan isyarat kawalan yang diberikan.

Kami juga dapat memasang litar ini di atas papan roti dan memeriksa sama ada ia berfungsi. Untuk melakukan itu saya telah menggunakan dua butang tekan adalah input untuk pin kawalan A dan B. Dan menggunakan serangkaian kombinasi pembahagi berpotensi untuk memberikan voltan berubah-ubah untuk pin 12, 14, 15 dan 11. Pin output 13 disambungkan ke LED. Voltan berubah-ubah yang dibekalkan ke LED akan menjadikannya berbeza dengan kecerahan berdasarkan isyarat kawalan. Litar setelah dibina akan kelihatan seperti ini di bawah

The video kerja lengkap litar juga boleh didapati di bahagian bawah laman ini. Harap anda memahami cara kerja Multiplexer dan tahu di mana menggunakannya dalam projek anda. Sekiranya anda mempunyai fikiran atau keraguan, tinggalkan di bahagian komen di bawah dan saya akan berusaha sebaik mungkin untuk membalasnya. Anda juga boleh menggunakan forum untuk menyelesaikan keraguan teknikal anda dan berkongsi pengetahuan anda dengan ahli komuniti ini yang lain.