Multipleksery i demultipleksery

1. Wstęp

Ćwiczenie, które mamy wykonać polega na zbudowaniu Multipleksera i demultipleksera 4-bitowego, oraz 16-bitowego, za pomocą bramek logicznych. Czym jest Multiplekser? Jest to układ cyfrowy, który na wejściu dostaje równolegle dane, a dzięki zastosowaniu licznika, ustawia je w kolejności, i wysyła jedną linią szeregowo. Gdy zamiast licznika użyjemy po prostu sygnałów wysokich i niskich, będziemy mogli wybierać, z którego wejścia, dane mają być przekazywane na wyjście. Demultiplekser działa odwrotnie do multipleksera, czyli dostaje dane szeregowo, na jednej linii, a wysyła je równolegle, na odpowiednią ilość wejść. Oznaczenie 4-bitowy mówi nam, że Multiplekser ma 4 linie wejścia.

Multiplekser(z lewej) i demultiplekser, gdzie x - wejścia, y - wyjścia, a - linie sterujące i S - wejście blokujące(jeśli zostanie podane logiczne 0, to wyjścia y przyjmują określony stan.

2. Pierwszym ćwiczeniem jest zbudowanie układu z Multipleksera 4-bitowego, oraz demultipleksera 4-bitowego. Obrazek ukazuje działanie multipleksera, jako układu scalonego:

Funkcja opisującą pracę multipleksera można przedstawić jako:

Natomiast funkcja opisująca pracę demultipleksera wygląda następująco:

Gdzie y - dane wyjściowe, a - dane sterujące, d - dane wejściowe

Nastepny obrazek ukazuje już multiplekser i demultiplekser zbudowany na bramkach logicznych zgodnie z instrukcją otrzymaną na zajęciach. Układy te nie posiadają złącza blokującego ich pracę

Kolejnym zadaniem było wykonanie multipleksera i demultipleksera 16-bitowego.

Ze wzglÄ™du na ograniczenia spowodowane iloÅ›ciÄ… wejść na pojedynczej bramce, należaÅ‚o najpierw dla każdego sygnaÅ‚u z osobna wykonać zÅ‚Ä…czenie sygnałów adresowych, w taki sposób, aby na wyjÅ›ciu pojawiaÅ‚o siÄ™ logiczne „1”. A potem to wyjÅ›cie poÅ‚Ä…czyć z odpowiadajÄ…cÄ… mu danÄ… wejÅ›ciowÄ…. Jak widać schemat ten jest bardzo rozbudowany i linie poÅ‚Ä…czeÅ„ miÄ™dzy elementami nakÅ‚adajÄ… siÄ™ na siebie, co powoduje zmniejszenie czytelnoÅ›ci schematu.

Kolejnym zadaniem byÅ‚o zbudowanie multipleksera za pomocÄ… bramki open collector, oraz bramki trójstanowej. Niestety w używanym przez nas programie nie ma dostÄ™pnej bramki open collector. Natomiast podczas budowy multipleksera za pomocÄ… bramki trójstanowej pojawia siÄ™ utrudnienie… Program nie pozwala poÅ‚Ä…czyć wszystkich wyjść w jedno(tak jak jest to pokazane na schemacie w instrukcji), wiÄ™c jedynym sposobem jest podÅ‚Ä…czenie do każdego wyjÅ›cia diody i sprawdzenie poprawnoÅ›ci poÅ‚Ä…czeÅ„.

Dioda właściwej linii uzyskuje stan wysoki albo niski w zależności od stanu podanego na wejściu, natomiast na pozostałych wyjściach otrzymujemy stan średni.

3. Wnioski

Multiplekser i demultiplekser są ważnymi układami cyfrowymi. Pozwalają zamienić sygnał otrzymywany równolegle, w sygnał szeregowy i na odwrót. Dzięki temu, jeśli potrzebujemy wysłać pewną ilość danych z różnych źródeł, nie potrzebujemy budować połączenia złożonego z takiej ilości połączeń, ile mamy źródeł danych, tylko na początku umieścić multiplekser, a na końcu demultiplekser i skorzystać tylko z jednej linii przesyłu danych.

---