Multiplexer circuit at kung paano ito gumagana

Ang term na Multiplexer na karaniwang tinatawag ding " MUX " o " MPX " ay tumutukoy sa pagpili ng isang output ng maraming magagamit na mga input. Ipinaliwanag ni Propesor Shankar Balachandran (IIT-M) ang multiplexing bilang paraan ng paglilipat ng maraming bilang ng mga yunit ng impormasyon sa isang maliit na bilang ng mga channel o linya at isang Digital Multiplexer ay isang kombinasyong Logic circuit na pumipili ng binary na impormasyon mula sa isa sa maraming mga linya ng pag-input at dinirekta ito sa isang solong linya ng output.

Sa artikulong ito, matututunan natin kung paano gumagana ang mga Multiplexer na ito, kung paano magdisenyo ng isa para sa aming proyekto at subukan din ang isang praktikal na halimbawa sa isang breadboard upang suriin ang pagtatrabaho sa Hardware.

Mga Pangunahing Kaalaman ng Multiplexer:

Ang pinakamahusay na paraan upang maunawaan ang Multiplexers ay sa pamamagitan ng pagtingin sa isang solong poste na maraming posisyon tulad ng ipinakita sa ibaba. Narito ang switch ay may maraming mga input D0, D1, D2 at D3 ngunit mayroon lamang isang Output (Out) pin. Ginagamit ang Control knob upang pumili ng isa sa apat na magagamit na data at ang data na ito ay makikita sa panig ng output. Sa ganitong paraan maaaring mapili ng gumagamit ang kinakailangang signal sa maraming magagamit na mga signal.

Ito ay isang simpleng halimbawa ng isang mekanikal na Multiplexer. Ngunit sa electronic circuit na nagsasangkot ng mataas na bilis ng paglipat at paglipat ng data dapat na napili natin ang kinakailangang pag-input nang napakabilis gamit ang mga digital na circuit. Ang Control signal (S1 at S0) ay eksaktong eksaktong pareho, pumili sila ng isang input ng maraming magagamit na base sa signal na ibinigay sa kanila. Kaya't ang tatlong pangunahing at hubad na minimum na mga termino sa anumang Multiplexer ay magiging Mga Input Input Pins, Output Pin at Control Signal

Mga Pins na Input: Ito ang mga magagamit na signal pin mula sa kung alin ang dapat mapili. Ang mga signal na ito ay maaaring maging isang digital signal o isang analog signal.

Output Pin: Ang isang multiplexer ay laging may isang output pin. Ang napiling signal ng input pin ay ibibigay ng output pin.

Control / Selection Pin: Ginagamit ang mga Control Pins upang mapili ang signal ng input pin. Ang bilang ng mga Control pin sa isang Multiplexer ay depende sa bilang ng mga input pin. Halimbawa ang isang 4-input multiplexer ay magkakaroon ng 2 signal pin.

Para sa pag-unawa sa hangarin, isaalang-alang natin ang isang 4-input multiplexer na ipinakita sa itaas. Mayroon itong dalawang control signal gamit ang kung saan maaari kaming pumili ng isa sa mga magagamit na apat na linya ng pag-input. Ang talahanayan ng katotohanan sa ibaba ay naglalarawan ng katayuan ng Mga control pin (S0 at S1) para sa pagpili ng kinakailangang Input pin.

Ngayon, na naintindihan natin ang pangunahing batayan ng Multiplexers tingnan natin ang 2-Input Multiplexers at 4-Input Multiplexers na karaniwang ginagamit sa mga circuit ng application.

2-Input Multiplexer:

Tulad ng iminumungkahi ng pangalan para sa isang 2-Input Multiplexers magkakaroon kami ng 2 mga linya ng Input at isang Mga Linya ng Output. Gayundin magkakaroon lamang ito ng isang Control pin upang pumili sa pagitan ng magagamit na dalawang mga pin na Input. Ang isang graphic na representasyon ng isang 2: 1 Multiplexer ay ipinapakita sa ibaba.

Narito ang mga input pin ay pinangalanan bilang D0 at D1 at ang Output pin ay pinangalanan bilang out. Maaaring pumili ang gumagamit ng isa sa mga input na alinman sa D0 o D1 sa pamamagitan ng paggamit ng Control Pin S0. Kung ang S0 ay pinananatiling mababa (lohika 0) pagkatapos ang Input D0 ay makikita sa output pin at kung ang Input S0 ay pinananatiling mataas (lohika 1) kung gayon ang Input D1 ay makikita sa output pin. Ang talahanayan ng katotohanan na kumakatawan sa pareho ay ipinapakita sa ibaba

Tulad ng nakikita mo mula sa talahanayan sa itaas, kapag ang control signal S0 ay 0 ang Output ay sumasalamin ng mga halaga ng signal ng D0 (naka-highlight sa asul) at katulad din kapag ang control signal S0 ay 1 ang Output ay sumasalamin ng mga halaga ng signal ng D1 (naka-highlight sa pula). Mayroong ilang mga nakalaang mga pakete ng IC na gagana bilang mga multiplexer na diretso sa labas ng package, ngunit dahil sinusubukan naming maunawaan ang mga kombinasyong disenyo ng lohika, buuin natin ang nasa itaas na 2-input multiplexer sa pamamagitan ng paggamit ng mga gate ng lohika. Ang diagram ng Logic circuit para sa pareho ay ipinapakita sa ibaba

Gumagamit lamang ang diagram ng lohika sa mga pintuang NAND at samakatuwid ay madaling maitayo sa isang perf board o kahit sa isang breadboard. Ang Boolean expression para sa diagram ng Logic ay maaaring ibigay ng

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

Maaari naming dagdagan ang ekspresyong ito ng Boolean sa pamamagitan ng paggamit ng pagkansela ng mga karaniwang termino, upang ang diagram ng lohika ay makakakuha ng mas simple at madaling buuin. Ang pinasimple na ekspresyon ng Boolean ay ibinibigay sa ibaba.

Lumabas = S ₀ '.D ₀ + S ₀.D ₁

Mas Mataas na Order Multiplexer (4: 1 Multiplexer):

Kapag naintindihan mo ang pagtatrabaho ng isang 2: 1 Multiplexer, dapat madali itong maunawaan din ang 4: 1 Multiplexer. Ito ay lamang na magkakaroon ito ng 4 na mga input pin at 1 output pin na may dalawang linya ng kontrol. Ang dalawang linya ng pagkontrol na ito ay maaaring bumuo ng 4 na magkakaibang mga signal ng kombinasyon ng lohika at para sa bawat signal ang isang partikular na pag-input ang mapipili.

Ang bilang ng mga linya ng kontrol para sa anumang Multiplexer ay maaaring matagpuan gamit ang mga formula sa ibaba

2 ^{Bilang ng mga linya ng Control} = Bilang ng mga linya ng Input

Kaya, halimbawa isang 2: 1 Multiplexer ay magkakaroon ng 1 linya ng kontrol sapagkat ang 2 ¹ = 2 at isang 4: 1 Multiplexer ay magkakaroon ng 2 linya ng kontrol sapagkat 2 ² = 4. Katulad nito maaari mong kalkulahin para sa anumang mas mataas na order na Multiplexers.

Karaniwan din itong pagsamahin sa mas mababang mga multiplexer na order tulad ng 2: 1 at 4: 1 MUX upang makabuo ng mas mataas na order na MUX tulad ng 8: 1 Multiplexer. Ngayon, halimbawa subukan nating magpatupad ng isang 4: 1 Multiplexer gamit ang isang 2: 1 Multiplexer. Upang makabuo ng isang 4: 1 MUX gamit ang isang 2: 1 MUX, magkakasama kaming magsasama ng tatlong 2: 1 MUX.

Ang resulta ay dapat magbigay sa amin ng 4 na mga Input pin, 2 Control / Select Pins at isang output pin. Upang makamit ang unang dalawang MUX ay konektado sa kahanay at pagkatapos ang output ng dalawang iyon ay pinakain bilang input sa 3 ^rd MUX tulad ng ipinakita sa ibaba.

Ang linya ng control / select ng unang dalawang MUX ay konektado magkasama upang bumuo ng isang solong linya (S ₀) at pagkatapos ang control line ng 3 ^rd MUX ay ginagamit bilang pangalawang control / select signal. Kaya sa wakas nakakakuha kami ng isang multiplexer na may apat na input (W0, W1, W2 at W3) at isang output lamang (f). Ang talahanayan ng katotohanan para sa isang 4: 1 Multiplexer ay ipinapakita sa ibaba.

Tulad ng nakikita mo sa talahanayan sa itaas, para sa bawat hanay ng halagang ibinigay sa mga signal signal ng Control (S0 at S1) nakakakuha kami ng iba't ibang Output mula sa mga input pin sa aming output pin. Sa ganitong paraan maaari naming gamitin ang MUX upang pumili ng isa sa mga magagamit na apat na mga input pin upang gumana. Karaniwan ang mga control pin na ito (S0 at S1) ay awtomatikong makokontrol gamit ang isang digital circuit. Mayroong ilang nakalaang IC na maaaring kumilos bilang MUX at gawing madali para sa atin ang trabaho, kaya't tingnan natin sila.

Praktikal na Pagpapatupad ng Multiplexer gamit ang IC 4052:

Palaging kagiliw-giliw na bumuo at mag-verify ng mga bagay nang praktikal, tulad na ang teoryang natutunan natin ay magiging mas may katuturan. Kaya't magtayo tayo ng isang 4: 1 Multiplexer at suriin kung paano ito gumagana. Ang IC na ginagamit namin dito ay MC14052B na mayroong dalawang 4: 1 Multiplexer sa loob nito. Ang mga pinout ng IC ay ipinapakita sa ibaba

Narito ang mga pin na X0, X1, X2 at X3 ay ang apat na input pin at ang pin X ay ang kaukulang output pin nito. Ginagamit ang mga control pin na A at B upang piliin ang kinakailangang pag-input sa output pin. Ang Vdd pin (pin 16) ay kailangang kumonekta sa supply boltahe na + 5V at ang Vss at Vee pin ay dapat na saligan. Ang pin ng Vee ay para sa paganahin na kung saan ay isang aktibong mababang pin kaya kailangan naming ibagsak ito upang paganahin ang IC na ito. Ang MC14052 ay isang Analog Multiplexer na nangangahulugang ang mga input pin ay maaari ring ibigay na may variable boltahe at pareho ang maaaring makuha kahit na ang mga output pin. Ipinapakita ng imaheng GIF sa ibaba kung paano ang output ng IC ng variable na boltahe ng pag-input batay sa ibinigay na mga signal ng kontrol. Ang mga input pin ay may boltahe na 1.5V, 2.7V, 3.3V at 4.8V na nakuha rin sa Output pin batay sa ibinigay na signal ng kontrol.

Maaari din nating tipunin ang circuit na ito sa isang breadboard at suriin kung gumagana ang mga ito. Upang magawa iyon, ginamit ko ang dalawang pindutan ng itulak ay mga input para sa mga control pin na A at B. At ginamit ang isang serye ng mga potensyal na kombinasyon ng divider upang magbigay ng mga variable na voltages para sa mga pin na 12, 14, 15 at 11. Ang output pin 13 ay konektado sa isang LED. Ang mga variable na boltahe na ibinibigay sa LED ay gagawing iba-iba ang ilaw batay sa mga signal ng kontrol. Ang circuit sa sandaling magtayo ay magmukhang ganito sa ibaba

Ang kumpletong gumaganang video ng circuit ay maaari ding matagpuan sa ilalim ng pahinang ito. Inaasahan kong naintindihan mo ang pagtatrabaho ng Multiplexers at alam kung saan gagamitin ang mga ito sa iyong mga proyekto. Kung mayroon kang anumang mga saloobin o pag-aalinlangan iwanan ang mga ito sa seksyon ng komento sa ibaba at susubukan ko ang aking makakaya upang tumugon sa kanila. Maaari mo ring gamitin ang mga forum upang malutas ang iyong mga teknikal na pagdududa at ibahagi ang iyong kaalaman sa iba pang mga miyembro ng komunidad na ito.