Мультиплексоры. Реализация логических функций на мультиплексорах

3.3 Мультиплексоры

Мультиплексоры (коммутаторы) являются селекторами каналов и служат для поочередного считывания информации с одного из n входов на общий выход в соответствии с адресным кодом. Мультиплексор MUX (n – 1) имеет n = 2^m информационных входов (m – число адресных входов) и один выход.

Однонаправленные мультиплексоры выполнены на логических элементах и передают цифровую информацию с информационных входов на выход, двунаправленные  – в обоих направлениях с помощью электронных ключей и называются селекторами-мультиплексорами (MS). Эти логические элементы могут использоваться как демультиплексоры, а также для передачи сигналов произвольной формы.

Обозначения входов мультиплексоров:информационныеX₁…X_n(D); адресные A₁…A_m и разрешающий считывание информации вход EI(Wили V).

Принцип работы мультиплексора MUX (2–1) поясняется таблицей истинности (таблица 1).  

Таблица истинности мультиплексора MUX (2 – 1)                                      Таблица 3.1
№	Входы				Выход
	Служебный	Информационные		Адресный	Информационный
	EI	X1	X0	A	F0
1	0	–	–	–	0
2	1	–	X0	0	X0
3	1	X1	–	1	X1

Примечание: вместо прочерка может использоваться любое значение переменной.

Схема мультиплексора MUX (2 – 1), рис. 3.1, разработана согласно таблице 3.1. Часто мультиплексоры имеют дополнительный инверсный выход, что отражено в схеме.

 

Рис. 3.1 Принципиальная схема: а –MUX (2 – 1), б – его условное обозначение

Пример. Характеристики и обозначение микросхемы К155КП7.

Это селектор - мультиплексор MS(8-1), соединяющий прямой и инверсный выходы с одним из восьми входов в соответствии с кодом адреса на трех адресных входах.

Имеется также служебный вход EI для разрешения работы мультиплексора в определенный интервал времени при условии EI  =1 (стробирование).

Микросхема выполнена в пластмассовом корпусе 238.16-2 с двухрядным вертикальным расположением выводов.

Электрические параметры микросхемы К155КП7 приведены в табл.3.2, условное графическое обозначение на рис.3.2, назначение выводов в таблице истинности 3.3.

Параметры К155КП7   Таблица 3.2

Uпит., ном., В	5
U0вых., не более, В	0.4
U1вых., не менее, В	2.4
I0вх., не более, мА	-1.6
I1вх., не более, мА	0.04
t1.0зд.р., не более, нс	14
t0.1зд.р., не более, нс	20
Рпот., не более, мВт	260

                                                                                            

Рис. 3.2Обозначение

микросхемы К155КП7

Таблица истинности селектора-мультиплексора К155КП7                              Таблица 3.3

№

Входы

Выходы

Служебные

Информационные

Адресные

EI

X7

X6

X5

X4

X3

X2

X1

X0

A2

A1

A0

F

/F

1

0

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

0

1

2

1

–

–

–

–

–

–

–

X0

0

0

0

X0

/X0

3

1

–

–

–

–

–

–

X1

–

0

0

1

X1

/X1

4

1

–

–

–

–

–

X2

–

–

0

1

0

X2

/X2

5

1

–

–

–

–

X3

–

–

–

0

1

1

X3

/X3

6

1

–

–

–

X4

–

–

–

–

1

0

0

X4

/X4

7

1

–

–

X5

–

–

–

–

–

1

0

1

X5

/X5

8

1

–

X6

–

–

–

–

–

–

1

1

0

X6

/X6

9

1

X7

–

–

–

–

–

–

–

1

1

1

X7

/X7

Примечание: значком «/» обозначается инверсия. Вместо прочерка может использоваться любое значение переменной.

В состав мультиплексора обычно включают двоичный дешифратор, как, в качестве примера, показано на рис. 3.3 для простейшей схемы MUX (2-1). Это позволяет управлять переключением информационных входов при помощи двоичных кодов, подаваемых на управляющие входы. Количество информационных входов в таких схемах выбирают кратным степени числа два.

Входы								Выход
EI		A0			X1		X0	F
0		–			–		–	0
1		0			–		X0	X0
1		1			X1		–	X1

Таблица истинности     Таблица 3.4

а)                                                                             б)

Рис. 3.3 Мультиплексор: а – на дешифраторе и логических элементах,

управляемый двоичным кодом, б – его таблица истинности

Реализация логических функций на мультиплексорах

Реализация логического выражения с помощью комбинационной логики может осуществляться на мультиплексорах.

Пример. Логическое выражение задано таблицей истинности (табл. 3.5), где A₁, A₀ аргументы функции F; X₀, X₁, X₂, X₃ – значения функции F для соответствующих значений аргументов A₁, A₀. Аналогично можно получить постоянное запоминающее устройство. При подаче на информационные входы фиксированных данных, их считывание с выхода F осуществляется с помощью адресных входов.

Таблица истинности устройства                                        Таблица 3.5

№	Входы							Выходы
	Служебные	Информационные				Адресные
	EI	X3	X2	X1	X0	A1	A0	F
1	0	–	–	–	–	–	–	0
2	1	–	–	–	0	0	0	0
3	1	–	–	0	–	0	1	0
4	1	–	0	–	–	1	0	0
5	1	1	–	–	–	1	1	1

Согласно таблице истинности подключены входы мультиплексора MUX(4-1), изображенного на рис. 3.4 , а, на рис. 3.4, б – аналогичная схема на механическом переключателе (вход EI не используется).

Рис. 3.4 Подключение мультиплексора: а – микросхема,

 б – механический аналог на переключателе

для реализации логической функции

Схему можно упростить, если принять во внимание, что на наборах 2, 3 (табл. 3.5): A₁=0, а значение функции F =0. В тоже время, на наборах 4, 5:  A₁=1, а значение функции F =A₀ и повторяет значения младшего разряда кодаX₀.  Следовательно, таблицу 3.5 можно упростить (табл. 3.6), для наборов 2, 3 выбрать константу 0, для 4, 5 – значение X₀, адресный вход установить A₁.

Таблица истинности устройства                                           Таблица 3.6