Multiplexer - Multiplexer

Esquema de um multiplexador 2 para 1. Pode ser equiparado a um interruptor controlado.

Esquema de um demultiplexador 1 para 2. Como um multiplexador, pode ser equiparado a um switch controlado.

Na eletrônica , um multiplexador (ou mux ; escrito às vezes como multiplexador ), também conhecido como um seletor de dados , é um dispositivo que seleciona entre vários sinais de entrada analógicos ou digitais e encaminha a entrada selecionada para uma única linha de saída. A seleção é direcionada por um conjunto separado de entradas digitais conhecidas como linhas de seleção. Um multiplexador de entradas possui linhas de seleção, que são usadas para selecionar qual linha de entrada enviar para a saída. ${\ displaystyle 2 ^ {n}}$${\ displaystyle n}$

Um multiplexador possibilita que vários sinais de entrada compartilhem um dispositivo ou recurso, por exemplo, um conversor analógico-digital ou um meio de transmissão de comunicações , em vez de ter um dispositivo por sinal de entrada. Os multiplexadores também podem ser usados ​​para implementar funções booleanas de várias variáveis.

Por outro lado, um demultiplexador (ou demux ) é um dispositivo que pega uma única entrada e seleciona os sinais de saída do mux compatível , que está conectado à única entrada, e a uma linha de seleção compartilhada. Um multiplexador é freqüentemente usado com um demultiplexador complementar na extremidade receptora.

Um multiplexador eletrônico pode ser considerado como uma chave de entrada única e saída múltipla e um demultiplexador como uma chave de entrada única e saída múltipla . O símbolo esquemático de um multiplexador é um trapézio isósceles com o lado paralelo mais longo contendo os pinos de entrada e o lado paralelo curto contendo o pino de saída. O esquema à direita mostra um multiplexador 2 para 1 à esquerda e uma chave equivalente à direita. O fio conecta a entrada desejada à saída. ${\ displaystyle sel}$

Formulários

A função básica de um multiplexador: combinar várias entradas em um único fluxo de dados. No lado receptor, um demultiplexador divide o fluxo de dados único nos múltiplos sinais originais.

Um uso dos multiplexadores é economizar conexões em um único canal, conectando a saída única do multiplexador à entrada única do demultiplexador. A imagem à direita demonstra esse benefício. Nesse caso, o custo de implementação de canais separados para cada fonte de dados é maior do que o custo e a inconveniência de fornecer as funções de multiplexação / demultiplexação.

Na extremidade receptora do enlace de dados, um demultiplexador complementar geralmente é necessário para quebrar o fluxo de dados único de volta aos fluxos originais. Em alguns casos, o sistema da extremidade remota pode ter uma funcionalidade maior do que um simples demultiplexador; e embora a demultiplexação ainda ocorra tecnicamente, ela nunca pode ser implementada de forma discreta. Esse seria o caso quando, por exemplo, um multiplexador atende a vários usuários de rede IP ; e então alimenta diretamente em um roteador , que lê imediatamente o conteúdo de todo o link em seu processador de roteamento ; e então faz a demultiplexação na memória de onde será convertido diretamente em seções IP.

Freqüentemente, um multiplexador e um demultiplexador são combinados em uma única peça de equipamento, que é simplesmente chamada de multiplexador . Ambos os elementos do circuito são necessários em ambas as extremidades de um link de transmissão porque a maioria dos sistemas de comunicação transmite em ambas as direções .

No projeto de circuito analógico , um multiplexador é um tipo especial de chave analógica que conecta um sinal selecionado de várias entradas a uma única saída.

Multiplexadores digitais

No projeto de circuito digital , os fios do seletor têm valor digital. No caso de um multiplexador 2 para 1, um valor lógico de 0 se conectaria à saída, enquanto um valor lógico de 1 se conectaria à saída. Em multiplexadores maiores, o número de pinos seletores é igual a onde está o número de entradas. ${\ displaystyle I_ {0}}$${\ displaystyle I_ {1}}$${\ displaystyle \ left \ lceil \ log _ {2} (n) \ right \ rceil}$${\ displaystyle n}$

Por exemplo, 9 a 16 entradas exigiriam não menos que 4 pinos seletores e 17 a 32 entradas exigiriam não menos que 5 pinos seletores. O valor binário expresso nesses pinos seletores determina o pino de entrada selecionado.

Um multiplexador 2 para 1 tem uma equação booleana onde e são as duas entradas, é a entrada do seletor e é a saída: ${\ displaystyle A}$${\ displaystyle B}$${\ displaystyle S_ {0}}$${\ displaystyle Z}$

${\ displaystyle Z = (A \ wedge \ neg S_ {0}) \ vee (B \ wedge S_ {0})}$

Um mux 2 para 1

Que pode ser expressa como uma tabela verdade :

${\ displaystyle S_ {0}}$	${\ displaystyle A}$	${\ displaystyle B}$	${\ displaystyle Z}$
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Ou, em notação mais simples:

${\ displaystyle S_ {0}}$	${\ displaystyle Z}$
0	UMA
1	B

Essas tabelas mostram que quando então, mas quando então . Uma realização direta desse multiplexador 2 para 1 precisaria de 2 portas AND, uma porta OR e uma porta NOT. Embora isso seja matematicamente correto, uma implementação física direta estaria sujeita a condições de corrida que exigem portas adicionais para serem suprimidas. ${\ displaystyle S_ {0} = 0}$${\ displaystyle Z = A}$${\ displaystyle S_ {0} = 1}$${\ displaystyle Z = B}$

Multiplexadores maiores também são comuns e, como declarado acima, requerem pinos seletores para entradas. Outros tamanhos comuns são 4 para 1, 8 para 1 e 16 para 1. Uma vez que a lógica digital usa valores binários, potências de 2 são usadas (4, 8, 16) para controlar ao máximo um número de entradas para um determinado número de entradas do seletor. ${\ displaystyle \ left \ lceil \ log _ {2} (n) \ right \ rceil}$${\ displaystyle n}$

• 

  4 para 1 mux

• 

  8 para 1 mux

• 

  16 para 1 mux

A equação booleana para um multiplexador 4 para 1 é:

${\ displaystyle Z = (A \ wedge \ neg {S_ {0}} \ wedge \ neg S_ {1}) \ vee (B \ wedge S_ {0} \ wedge \ neg S_ {1}) \ vee (C \ wedge \ neg S_ {0} \ wedge S_ {1}) \ vee (D \ wedge S_ {0} \ wedge S_ {1})}$

O seguinte multiplexador 4 para 1 é construído a partir de buffers de 3 estados e portas AND (as portas AND atuam como o decodificador):

Um circuito MUX 4: 1 usando 3 entradas AND e outras portas

Os subscritos nas entradas indicam o valor decimal das entradas de controle binárias nas quais essa entrada é deixada passar. ${\ displaystyle I_ {n}}$

Multiplexadores em cadeia

Multiplexadores maiores podem ser construídos usando multiplexadores menores encadeando-os. Por exemplo, um multiplexador 8 para 1 pode ser feito com dois multiplexadores 4 para 1 e um 2 para 1. As duas saídas do multiplexador 4-para-1 são alimentadas no 2-para-1 com os pinos do seletor no 4-para-1 colocados em paralelo dando um número total de entradas do seletor para 3, o que é equivalente a 8-para -1.

Lista de ICs que fornecem multiplexação

Signetics S54S157 quad 2: 1 mux

Para números de peça da série 7400 na tabela a seguir, "x" é a família lógica.

Demultiplexadores digitais

Os demultiplexadores usam uma entrada de dados e várias entradas de seleção, e eles têm várias saídas. Eles encaminham a entrada de dados para uma das saídas dependendo dos valores das entradas de seleção. Demultiplexadores às vezes são convenientes para projetar lógica de propósito geral porque se a entrada do demultiplexador for sempre verdadeira, o demultiplexador atua como um decodificador binário . Isso significa que qualquer função dos bits de seleção pode ser construída por meio de uma operação OR lógica do conjunto correto de saídas.

Se X é a entrada e S é o seletor, e A e B são as saídas:

$${\ displaystyle A = (X \ wedge \ neg S)}$$

$${\ displaystyle B = (X \ wedge S)}$$

Exemplo: Um Demultiplexador de Linha de 1 a 4 Bit Único

Lista de ICs que fornecem demultiplexação

Fairchild 74F138

Para números de peça da série 7400 na tabela a seguir, "x" é a família lógica.

Multiplexadores como PLDs

Multiplexadores também podem ser usados ​​como dispositivos lógicos programáveis para implementar funções booleanas. Qualquer função booleana de n variáveis ​​e um resultado pode ser implementada com um multiplexador com n entradas de seletor. As variáveis ​​são conectadas às entradas do seletor, e o resultado da função, 0 ou 1, para cada combinação possível de entradas do seletor é conectado à entrada de dados correspondente. Se uma das variáveis ​​(por exemplo, D ) também estiver disponível invertida, um multiplexador com n -1 entradas do seletor é suficiente; as entradas de dados são conectadas a 0, 1, D ou ~ D , de acordo com a saída desejada para cada combinação das entradas do seletor.

Veja também

• Multiplexador de acesso à linha de assinante digital (DSLAM)
• Multiplexador inverso
• Multiplexing
  • Multiplexação por divisão de código
  • Multiplexação por divisão de frequência
  • Multiplexação por divisão de tempo
  • Wavelength Division Multiplexing
  • Multiplexação estatística
  • Charlieplexing
• Codificador de prioridade
• Regra 184 , um autômato celular em que cada célula atua como um multiplexador para os valores das duas células adjacentes
• Multiplexador estatístico

Referências

Leitura adicional

• M. Morris Mano; Charles R. Kime (2008). Logic and Computer Design Fundamentals (4 ed.). Prentice Hall . ISBN 978-0-13-198926-9.

links externos

• A definição do dicionário de multiplexador no Wikcionário
• Mídia relacionada a multiplexadores no Wikimedia Commons