У цій статті ми розглянемо мультиплексор, спочатку визначимо, що таке мультиплексор, потім розглянемо його типи, а саме 2×1 і 4×1, а потім розглянемо реалізацію мультиплексора 2×1 і вище. mux з mux нижчого порядку. Нарешті ми завершимо нашу статтю деякими застосуваннями, перевагами та деякими поширеними запитаннями.

Зміст

• Що таке мультиплексори?
• Типи Mux
• Мультиплексор 2×1
• Мультиплексор 4×1
• Реалізація різних воріт із мультиплексором 2:1
• Реалізація MUX вищого порядку за допомогою MUX нижчого порядку
• Переваги та недоліки MUX

Що таке мультиплексори?

Мультиплексор - це a комбінаційна схема який має багато входів даних і один вихід, залежно від контрольних або вибраних входів. Для N рядків введення потрібні рядки вибору log2(N) або еквівалентно для2^nрядків введення, потрібно n рядків вибору. Мультиплексори також відомі як селектори N-to-1, паралельно-послідовні перетворювачі, схеми багато-до-одного та універсальні логічні схеми. Вони в основному використовуються для збільшення обсягу даних, які можна надіслати через мережу протягом певного часу та пропускна здатність .

Мультиплексор

Типи Mux

Мультиплексор може бути різних типів залежно від вхідних даних, але в цій статті ми розглянемо два основних типи мультиплексора, які

• 2×1 мультиплексор
• Мультиплексор 4×1
  

Мультиплексор 2×1

2×1 — це фундаментальна схема, яка також відома як мультиплексор 2-в-1, який використовується для вибору одного сигнал з двох входів і передає його на вихід. Мультиплексор 2×1 має дві вхідні лінії, одну вихідну лінію та одну лінію вибору. Він має різні застосування в цифрових системах, таких як мікропроцесор, він використовується для вибору між двома різними джерелами даних або між двома різними інструкціями.

Блок-схема мультиплексора 2:1 із таблицею істинності

Нижче наведено блок-схему та таблицю істинності мультиплексора 2:1. На цій блок-схемі, де I0 та I1 є вхідними лініями, Y є вихідною лінією, а S0 є окремою лінією вибору.

Блок-схема мультиплексора 2:1 із таблицею істинності

Вихід мультиплексора 2×1 залежатиме від лінії вибору S0,

• Коли S дорівнює 0 (низький), вибирається I0
• коли S0 дорівнює 1 (високий), вибрано I1

Логічний вираз мультиплексора 2×1

Використовуючи таблицю істинності, логічний вираз для Mux можна визначити як

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

Принципова схема мультиплексорів 2×1

Використання таблиці істинності схема діаграму можна подати як

Принципова схема мультиплексора 2×1

Мультиплексор 4×1

Мультиплексор 4×1, також відомий як мультиплексор 4-в-1. Це мультиплексор, який має 4 входи і один вихід. Вихід вибирається як один із 4 вхідних даних на основі вибраних вхідних даних. Кількість рядків вибору залежатиме від номера вхідних даних, який визначається рівняннямlog_2n,У мультиплексуванні 4×1 лінії вибору можна визначити якlog_4=2,slo потрібні два варіанти вибору.

Блок-схема мультиплексора 4×1

На даній блок-схемі I0, I1, I2 і I3 є 4 входами, а Y є єдиним виходом, який базується на лініях вибору S0 і S1.

Вихід мультиплексора визначається двійковим значенням рядків вибору

• Коли S1S0=00, вибрано вхід I0.
• Коли S1S0=01, вибрано вхід I1.
• Коли S1S0=10, вибирається вхід I2.
• Коли S1S0=11, вибирається вхід I3.

Таблиця істинності мультиплексора 4×1

Нижче наведено Таблиця істинності мультиплексора 4×1

такі сайти, як coomeet

Принципова схема мультиплексорів 4×1

Використовуючи таблицю істинності, електричну схему можна подати як

Мультиплексор може виконувати роль універсальної комбінаційної схеми. Усі стандартні логічні елементи можуть бути реалізовані за допомогою мультиплексорів.

Реалізація різних воріт із мультиплексором 2:1

Нижче наведено реалізацію іншого шлюза з використанням мультиплексора 2:1

Реалізація вентиля NOT з використанням мультиплексора 2:1

Ворота Not від 2:1 Mux можна отримати за допомогою

• Підключіть вхідний сигнал до однієї з ліній введення даних (I0).
• Потім підключіть лінію (0 або 1) до іншої лінії введення даних (I1)
• Підключіть ту саму вхідну лінію Виберіть лінію S0, яка підключена до D0.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення НЕ ворота використовуючи 2 : 1 Mux

Реалізація вентиля І з використанням мультиплексора 2:1

Ворота And від 2:1 Mux можна отримати за допомогою

• Підключіть вхід Y до I1.
• Підключіть вхід X до лінії вибору S0.
• З'єднайте лінію (0) з I0.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення І ворота використовуючи 2 : 1 Mux

штучна нейронна мережа

Щоб дізнатися більше про Реалізація вентиля І з використанням мультиплексора 2:1

Реалізація вентиля АБО з використанням мультиплексора 2:1

Ворота АБО від 2:1 Mux можна отримати за допомогою

• Підключіть вхід X до лінії вибору S0.
• Підключіть вхід Y до I1.
• Підключіть лінію (1) до I1.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення АБО ворота використовуючи 2 : 1 Mux

Реалізація вентилів NAND, NOR, XOR і XNOR потребує двох мультиплексорів 2:1. Перший мультиплексор діятиме як вентиль НЕ, який забезпечуватиме доповнений вхід до другого мультиплексора.

Реалізація воріт NAND з використанням мультиплексора 2:1

Шлюз NAND від мультиплексора 2:1 можна отримати за допомогою

• У першому мультиплексорі візьміть входи та 1, 0 і y як лінію вибору.
• У другому мультиплексоре вихід мультиплексора підключено до I1.
• line(1) надається I0.
• x задано як лінія вибору для другого мультиплексора.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення Ворота NAND використовуючи 2 : 1 Mux

Щоб дізнатися більше про Реалізація воріт NAND з використанням мультиплексора 2:1

Реалізація вентиля NOR з використанням мультиплексора 2:1

Ворота Nor від 2:1 Mux можна отримати

• У першому мультиплексорі візьміть входи та 1, 0 і y як лінію вибору.
• У другому мультиплексоре вихід мультиплексора підключено до I0.
• line(0) надається I1.
• x задано як лінія вибору для другого мультиплексора.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення НІ ворота використовуючи 2 : 1 Mux

Щоб дізнатися більше про Реалізація вентиля NOR з використанням мультиплексора 2:1

Реалізація вентиля EX-OR з використанням мультиплексора 2:1

Ворота Nor від 2:1 Mux можна отримати

• У першому мультиплексорі візьміть входи та 1, 0 і y як лінію вибору.
• У другому мультиплексоре вихід мультиплексора підключено до I1.
• y надається I0.
• x задано як лінія вибору для другого мультиплексора.

Нижче наведено діаграму для логічного представлення Ворота EX-OR використовуючи 2 : 1 Mux

Реалізація вентиля EX-NOR з використанням мультиплексора 2:1

Нижче наведено діаграму для логічного представлення Ворота EX-OR використовуючи 2 : 1 Mux

Ворота Nor від 2:1 Mux можна отримати

python новий рядок

• У першому мультиплексорі візьміть входи та 1, 0 і y як лінію вибору.
• У другому мультиплексоре вихід мультиплексора підключено до I0.
• y надається I1.
• x задано як лінія вибору для другого мультиплексора.

Реалізація MUX вищого порядку за допомогою MUX нижчого порядку

Нижче наведено реалізацію MUX вищого порядку з використанням MUX нижчого порядку

4 : 1 MUX з використанням 2 : 1 MUX

Для реалізації 4:1 MUX потрібні три мультиплексора 2:1.

Так само

У той час як 8:1 MUX вимагає семи (7) 2:1 MUX, 16:1 MUX вимагає п’ятнадцяти (15) 2:1 MUX, а 64:1 MUX вимагає шістдесяти трьох (63) 2:1 MUX. Отже, можна зробити висновок, що ан2^n:1MUX вимагає(2^n-1) 2:1 MUXes.

16 : 1 MUX з використанням 4 : 1 MUX

Нижче наведено логічну схему мультиплексора 16:1 із використанням мультиплексора 4:1

Загалом, для реалізації B : 1 MUX за допомогою A : 1 MUX використовується одна формула.
B/A = K1,
K1/ A = K2,
K2/A = K3

К_N-1/ А = К_Н= 1 (поки ми не отримаємо 1 відлік MUX).

А потім додайте всі числа MUX = K1 + K2 + K3 + …. + К_Н.
Щоб реалізувати 64 : 1 MUX, використовуючи 4 : 1 MUX
Використовуючи наведену вище формулу, ми можемо отримати те саме.
64/4 = 16
16/4 = 4
4/4 = 1 (поки ми не отримаємо 1 відлік MUX)
Отже, загальна кількість 4 : 1 MUX потрібна для реалізації 64 : 1 MUX = 16 + 4 + 1 = 21.

f ( A, B, C) =sum( 1, 2, 3, 5, 6 ) з байдуже (7)

використовуючи A і B як лінії вибору для 4 : 1 MUX,

AB як вибір: Розгорнувши minterms до його логічної форми, ви побачите його значення 0 або 1 у C-му місці, щоб їх можна було розмістити таким чином.

Кондиціонер як вибір : розгортання мінтермів до їхньої логічної форми та побачення його значення 0 або 1 у B-му місці, щоб їх можна було розмістити таким чином.

е. як вибр : Розширення minterms до своєї логічної форми та побачить своє значення 0 або 1 у A^тисмісце, щоб їх можна було розмістити таким чином.

Переваги та недоліки MUX

Нижче наведено переваги та недоліки MUX

Переваги MUX

Нижче наведено переваги MUX

• Ефективність : Мультиплексор має хорошу ефективність у маршрутизації кількох вхідних сигналів до одного вихідного сигналу на основі керуючих сигналів.
• Оптимізація : Mux допомагає економити такі ресурси, як дроти, шпильки тощо інтегральна схема (IC).
• Інша реалізація: Мультиплексор можна використовувати для реалізації різних цифрових логічних функцій, таких як І, АБО тощо.
• Гнучкість: Mux можна легко налаштувати відповідно до вимог і підключати до нього різні джерела даних, підвищуючи універсальність системи.

Недоліки MUX

Нижче наведено недоліки MUX

• Обмежена кількість джерел даних: Кількість вхідних даних, які може прийняти мультиплексор, обмежена кількістю ліній керування, що може спричинити обмеження в деяких програмах.
• Затримка: Мультиплексори можуть мати деяку затримку на шляху сигналу, що може вплинути на продуктивність схеми.
• Обґрунтування комплексного контролю: Логіка керування мультиплексорами може бути складною, особливо для великих мультиплексорів із великою кількістю входів.
• Споживання електроенергії: Мультиплексори можуть споживати більше енергії в порівнянні з іншими простими l огічні ворота , особливо коли вони мають велику кількість вхідних даних.

Застосування MUX

Нижче наведено програми MUX

• Маршрутизація даних : Mux використовується для маршрутизації даних у цифровій системі, де вони вибирають одну з кількох ліній даних і перенаправляють її вихід.
• Вибір даних : Mux використовується для вибору даних, де вони вибирають джерело даних відповідно до вибраних рядків.
• Аналого-цифрове перетворення : Mux використовується в АЦП щоб вибрати різні аналогові вхідні канали.
• Розшифровка адреси : Mux використовується в мікропроцесори або пам'ять для декодування адреси.
• Реалізація логічної функції : Мукси можна використовувати для реалізації різних логічних функцій.

Висновок

У цій статті ми розглянули мультиплексор MUX, ми побачили різні типи мультиплексора, а саме мультиплексор 2×1 і 4×1, ми розглянули реалізацію мультиплексора 2×1 і мультиплексора вищого рівня з мультиплексором нижчого порядку. Також ми коротко розглянули його переваги, недоліки та застосування.

Мультиплексори в цифровій логіці – поширені запитання

Чому логіка керування мультиплексорами вважається складною?

Мультиплексор може бути складним, особливо для великих мультиплексорів, через керуючі сигнали, які вибирають входи на основі вимог програми.

Які є різні типи архітектур мультиплексорів?

Архітектури мультиплексорів змінюються залежно від таких факторів, як загальна кількість входів, кількість рядків вибору та логіка, що використовується для вибору входів.

Як мультиплексори використовуються в програмах цифрової обробки сигналів (DSP)?

У додатках DSP мультиплексори використовуються для маршрутизації сигналу, вибору та обробки.