 |
 |
 |
 |
 |
|
Тема17. Мультиплексори.
Мультиплексори (англійське Multiplexer) призначені для почергової передачі на один вихід одного з декількох вхідних сигналів, тобто для їх мультиплексування. Кількість мультиплексованих входів називається кількістю каналів мультиплексора, а кількість виходів називається числом розрядів мультиплексора. Наприклад, 2-канальний 4-розрядний мультиплексор має 4 виходи, на кожний з яких може передаватися один з двох вхідних сигналів. А 4-канальний 2-розрядний мультиплексор має 2 виходи, на кожний з яких може передаватися один з чотирьох вхідних сигналів. Число каналів мультиплексорів, що входять в стандартні серії, складає від 2 до 16, а число розрядів - від 1 до 4, причому чим більше каналів має мультиплексор, тим менше у нього розрядів.
Управління роботою мультиплексора (вибір номера каналу) здійснюється за допомогою вхідного коду адреси. Наприклад, для 4-канального мультиплексора необхідний 2-розрядний управляючий (адресний) код, а для 16-канального – 4-розрядний код. Розряди коду позначаються 1, 2, 4, 8 або А0, Al, A2, A3. Мультиплексори бувають з виходом 2С і з виходом ЗС. Виходи мультиплексорів бувають прямими і інверсними. Вихід ЗС дозволяє об'єднувати виходи мультиплексорів з виходами інших мікросхем, а також одержувати двонаправлені і мультиплексовані лінії. Деякі мікросхеми мультиплексорів мають вхід дозволу/заборони С (інше позначення - S), який при забороні встановлює на прямому виході нульовий рівень.
Малюнок 17.1. Приклади мікросхем мультиплексорів.
На малюнку 17.1 показано для прикладу декілька мікросхем мультиплексорів з складу стандартних серій. У вітчизняних серіях мультиплексори мають код типу мікросхеми КП. На схемах мікросхеми мультиплексорів позначаються буквами MS.
Нижче як приклад приведена таблиця істинності однорозрядного 8-канального мультиплексора з виходами ЗС (КП15) (таблиця. 17.1).
В таблиці сигнали на входах 0...7 позначені D0...D7, Q - прямий вихід, -Q - інверсний вихід, Z - третій стан виходу. При одиниці на вході -EZ обидва виходи знаходяться в третьому стані. При нулі на вході -EZ вихідний сигнал на прямому виході повторює стан вхідного сигналу, номер якого задається вхідним кодом на входах 1, 2, 4. Сигнал на інверсному виході протилежний по полярності сигналу на прямому виході.
На малюнку 17.2 приведена тимчасова діаграма роботи 4-ка-нального мультиплексора. Залежно від вхідного коду на вихід передається один з чотирьох вхідних сигналів. При забороні роботи на виході встановлюється нульовий сигнал незалежно від вхідних сигналів.
Малюнок 17.2. Тимчасова діаграма роботи 4-канального мультиплексора з дозволом.
Мікросхеми мультиплексорів можна об'єднувати для збільшення кількості каналів. Наприклад, два 8-канальні мультиплексори легко об'єднуються в 16-канальний за допомогою інвертора на входах дозволу і елемента 2І-НІ для змішування вихідних сигналів (малюнок 17.3). Старший розряд коду при цьому вибиратиме один з двох мультиплексорів. Так само з двох 16-канальних мультиплексорів можна зробити 32-канальний. Якщо потрібне більше число каналів, то необхідно замість інвертування включати дешифратор, на який подаються старші розряди коду. Вихідні сигнали дешифратора вибиратимуть один з мультиплексорів.
Стани невизначеності, що супроводжуються короткими паразитними імпульсами, можуть виникати на виході мультиплексорів при майже одночасній зміні вхідних сигналів. Тут можливі дві ситуації.
Малюнок 17.3. Об'єднання мультиплексорів для збільшення кількості каналів.
По-перше, управляючий код може перемкнутися відразу після зміни передаваного в даний момент на вихід вхідного сигналу або відразу перед зміною вхідного сигналу, який передаватиме на вихід наступний код. По-друге, сигнали (розряди) управляючого коду можуть перемикатися не одночасно, що приведе до короткочасної передачі на вихід вхідного сигналу, не відповідного жодному із значень коду. У будь-якому випадку у момент перемикання каналів сигнал на виході мультиплексора не визначений.
Щоб уникнути стану невизначеності, краще всього задавати стан управляючого коду ще до початку роботи схеми (до приходу вхідних сигналів) і надалі його не міняти. Якщо ж це неможливо, то необхідна синхронізація, стробування вихідного сигналу, тобто його дозвіл тільки тоді, коли всі перехідні процеси, пов'язані із зміною коду, вже закінчилися. Правда, звичайно застосовувати стробування досить непросте, оскільки мультиплексор, як правило, повинен без змін передавати будь-який вхідний сигнал.
Затримки вихідного сигналу мультиплексора по входах управляючого (адресного) коду приблизно в два рази перевищують затримки логічних елементів, а по інформаційних входах - приблизно в півтора разу. Точні величини затримок можна знайти в довідниках.
