มัลติเพล็กเซอร์ วงจร และหลักการทำงานคืออะไร มัลติเพล็กเซอร์แบบดิจิทัล: คำอธิบาย วัตถุประสงค์ ประเภท การประยุกต์ใช้มัลติเพล็กเซอร์

วงจรคอมพิวเตอร์ใช้ชิ้นส่วนจำนวนมากที่ดูไร้ประโยชน์ (และในกรณีส่วนใหญ่ก็เป็นเช่นนั้น) แต่เมื่อพวกเขาถูกรวบรวมเข้าสู่ระบบตรรกะซึ่งเป็นไปตามกฎแห่งฟิสิกส์ พวกมันก็จะกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ ตัวอย่างที่ดีคือมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ มีบทบาทสำคัญในการสร้างระบบการสื่อสาร มัลติเพล็กเซอร์ไม่ใช่เรื่องยาก และคุณจะเห็นสิ่งนี้ด้วยตัวคุณเองโดยการอ่านบทความ

มัลติเพล็กเซอร์คืออะไร?

มัลติเพล็กเซอร์คืออุปกรณ์ที่เลือกหนึ่งในหลายอินพุตแล้วเชื่อมต่อกับเอาต์พุต ทุกอย่างขึ้นอยู่กับสถานะของรหัสไบนารี่ มัลติเพล็กเซอร์ใช้เป็นตัวสลับสัญญาณที่มีหลายอินพุตและมีเอาต์พุตเดียวเท่านั้น กลไกการทำงานของมันสามารถอธิบายได้ในตารางต่อไปนี้:

ตารางที่คล้ายกันสามารถเห็นได้เมื่อศึกษาการเขียนโปรแกรม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแก้ไขปัญหาการเลือกเชิงตรรกะ ประการแรกเกี่ยวกับมัลติเพล็กเซอร์แบบอะนาล็อก พวกเขาเชื่อมต่ออินพุตและเอาต์พุตโดยตรง มีออปติคอลมัลติเพล็กเซอร์ซึ่งซับซ้อนกว่า พวกเขาเพียงแค่คัดลอกค่าผลลัพธ์

demultiplexer คืออะไร?

อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณเป็นอุปกรณ์ที่มีอินพุตเดียวและหลายเอาต์พุต สิ่งที่จะเชื่อมโยงกับสิ่งที่กำหนดโดยรหัสไบนารี่ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะถูกอ่านและเอาต์พุตซึ่งมีค่าที่ต้องการจะเชื่อมต่อกับอินพุต อย่างที่คุณเห็น อุปกรณ์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องทำงานเป็นคู่เพื่อการทำงานเต็มรูปแบบ และได้รับชื่อมาจากฟังก์ชันการทำงานที่พวกเขาทำ

วงจรมัลติเพล็กเซอร์

ลองดูที่วงจรมัลติเพล็กเซอร์ ส่วนที่ใหญ่ที่สุดคือองค์ประกอบ AND-OR สามารถมีจำนวนอินพุตที่แตกต่างกันได้ ตั้งแต่สองตัวและในทางทฤษฎีไปจนถึงค่าอนันต์ แต่ตามกฎแล้วจะไม่สร้างมาเพื่ออินพุตมากกว่า 8 รายการ อินพุตแต่ละตัวเรียกว่าอินเวอร์เตอร์ ทางด้านซ้ายเรียกว่าข้อมูล ตรงกลางมีอินพุตที่สามารถระบุตำแหน่งได้ โดยปกติองค์ประกอบจะเชื่อมต่อไปทางขวาซึ่งจะกำหนดว่ามัลติเพล็กเซอร์จะทำงานหรือไม่ สามารถเสริมด้วยอินพุตผกผันได้ เพื่อระบุจำนวนอินพุตเป็นลายลักษณ์อักษรและเพื่อแสดงว่านี่คือมัลติเพล็กเซอร์ ระบบจะใช้รายการประเภทนี้: "1*2" ตามหน่วยเราหมายถึงจำนวนพินที่แบ่งเป็นสามพิน สองใช้เพื่อระบุเอาต์พุตและโดยปกติจะเท่ากับ 1 ขึ้นอยู่กับจำนวนอินพุตที่ระบุแอดเดรสได้ จะมีการกำหนดว่ามัลติเพล็กเซอร์จะมีบิตเท่าใด และในกรณีนี้จะใช้สูตร: 2 n แทนที่จะเป็น n เพียงแทนที่ค่าที่ต้องการ ในกรณีนี้ 2 2 = 4 ถ้าสำหรับมัลติเพล็กเซอร์แบบไบนารีหรือแบบไตรภาค จำนวนอินพุตและเอาท์พุตต่างกันเป็นสองและสาม ตามลำดับ ก็ถือว่าเสร็จสมบูรณ์แล้ว หากค่าต่ำกว่าจะไม่สมบูรณ์ อุปกรณ์นี้มีมัลติเพล็กเซอร์ แผนภาพจะถูกนำเสนอเพิ่มเติมในรูปแบบของรูปภาพเพื่อให้คุณมีแนวคิดที่สมบูรณ์ที่สุดเกี่ยวกับโครงสร้างของมัน

วงจรดีมัลติเพล็กเซอร์

สำหรับการสลับช่อง อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณจะใช้เฉพาะองค์ประกอบลอจิก "AND" เท่านั้น โปรดทราบว่าชิป CMOS มักถูกสร้างขึ้นโดยใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟกต์ ดังนั้นแนวคิดของดีมัลติเพล็กซ์เซอร์จึงใช้ไม่ได้กับอุปกรณ์เหล่านี้ เป็นไปได้ไหมที่จะทำเพื่อให้อุปกรณ์เครื่องหนึ่งสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของมันให้ตรงกันข้ามได้? ใช่ หากคุณสลับข้อมูลเอาต์พุตและอินพุต ซึ่งส่งผลให้คำนำหน้า "de-" สามารถเพิ่มลงในชื่อ "มัลติเพล็กซ์เซอร์" ได้ โดยจุดประสงค์พวกมันจะคล้ายกับตัวถอดรหัส แม้จะมีความแตกต่างที่มีอยู่ แต่อุปกรณ์ทั้งสองในไมโครวงจรในประเทศนั้นถูกกำหนดด้วยตัวอักษรเดียวกัน - ID อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณทำหน้าที่ทางตรรกะแบบ single-operand (single-input, unitary) ซึ่งมีตัวเลือกการตอบสนองที่เป็นไปได้จำนวนมากต่อสัญญาณ

ประเภทของมัลติเพล็กเซอร์

โดยพื้นฐานแล้วมัลติเพล็กเซอร์มีเพียงสองประเภทเท่านั้น:

1. เทอร์มินัล. มัลติเพล็กเซอร์ประเภทนี้อยู่ที่ปลายสายสื่อสารซึ่งมีการส่งข้อมูลบางส่วน
2. ฉัน/โอ ใช้เป็นเครื่องมือที่ติดตั้งในช่องว่างสายการสื่อสารเพื่อลบข้อมูลหลายช่องทางออกจากโฟลว์ทั่วไป ด้วยวิธีนี้ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเทอร์มินัลมัลติเพล็กเซอร์ซึ่งเป็นกลไกที่มีราคาแพงกว่า

ค่าใช้จ่ายของมัลติเพล็กเซอร์

เป็นที่น่าสังเกตว่ามัลติเพล็กเซอร์ไม่ใช่ความสุขราคาถูก ราคาที่ถูกที่สุดในขณะนี้มีราคามากกว่า 12,000 รูเบิล ขีด จำกัด บนคือ 270,000 แต่ถึงแม้จะเป็นราคาดังกล่าวก็ยังทำกำไรได้มากกว่าการขึ้นบรรทัดใหม่เกือบทุกครั้ง แต่ประโยชน์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมซึ่งสามารถปฏิบัติงานได้ทั้งหมดอย่างถูกต้องและติดตั้งมัลติเพล็กเซอร์อย่างถูกต้อง ราคาอาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อยหากไม่มีผู้เชี่ยวชาญประจำ แต่พวกเขาสามารถจ้างงานในบริษัทเฉพาะทางได้ตลอดเวลา

มัลติเพล็กซ์

มัลติเพล็กซ์ของสัญญาณเกิดขึ้นเนื่องจากต้นทุนที่สำคัญของช่องทางการสื่อสารเองรวมถึงค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาด้วย ยิ่งไปกว่านั้น จากมุมมองทางกายภาพล้วนๆ สิ่งที่มีอยู่ตอนนี้ไม่ได้ถูกใช้อย่างเต็มศักยภาพ การติดตั้งมัลติเพล็กเซอร์เพื่อทำงานในระบบนั้นให้ผลกำไรทางการเงินมากกว่าการจัดช่องทางใหม่ นอกจากนี้ คุณต้องใช้เวลาน้อยลงในกระบวนการนี้ ซึ่งยังหมายถึงผลประโยชน์ที่สำคัญบางประการด้วย

ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับหลักการทำงานของมัลติเพล็กซ์ความถี่ ด้วยเหตุนี้ ช่วงความถี่ที่แยกจากกันจึงได้รับการจัดสรรเป็นพิเศษสำหรับแต่ละสตรีมขาเข้าในช่องการสื่อสารทั่วไป และมัลติเพล็กเซอร์ได้รับมอบหมายให้ถ่ายโอนสเปกตรัมของสเปกตรัมขาเข้าแต่ละอันไปยังช่วงค่าที่แตกต่างกัน ทำเช่นนี้เพื่อลดโอกาสที่จะมีการข้ามช่องสัญญาณต่างๆ เพื่อป้องกันไม่ให้กลายเป็นอุปสรรคต่อกันแม้ว่าจะเกินขอบเขตที่กำหนดก็ตาม พวกเขาใช้เทคโนโลยีการป้องกันช่วงเวลา ประกอบด้วยการเว้นความถี่ไว้ระหว่างแต่ละช่องซึ่งจะดูดซับผลกระทบจากการทำงานผิดพลาดและจะไม่ส่งผลกระทบต่อสภาพโดยรวมของระบบ มัลติเพล็กซ์ FDMA สามารถใช้ในสายสื่อสารแบบออปติกและไฟฟ้า

ทรัพยากรที่มีจำกัดทำให้เกิดโอกาสในการปรับปรุงกลไก ผลลัพธ์ที่ได้คือกระบวนการที่เรียกว่า "time multiplexing" ด้วยกลไกนี้ จะมีการจัดสรรช่วงเวลาสั้นๆ ในสตรีมความเร็วสูงทั่วไปสำหรับการส่งสัญญาณอินพุตเดียว แต่นี่ไม่ใช่ตัวเลือกการใช้งานเดียวเท่านั้น อาจเป็นได้ว่ามีการจัดสรรเวลาบางส่วนไว้ ซึ่งจะทำซ้ำเป็นรอบในช่วงเวลาที่กำหนด โดยทั่วไป มัลติเพล็กเซอร์ในกรณีเหล่านี้ต้องเผชิญกับภารกิจในการให้การเข้าถึงแบบวนรอบไปยังสื่อการส่งข้อมูล ซึ่งจะต้องเปิดให้กระแสขาเข้าในช่วงเวลาสั้น ๆ

บทสรุป

มัลติเพล็กเซอร์เป็นสิ่งที่ขยายขีดความสามารถในการสื่อสาร บทความนี้ตรวจสอบอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งข้อมูล ซึ่งช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากในรายการค่าใช้จ่ายนี้ โครงสร้างแผนผังและแนวคิดของมัลติเพล็กซ์ คุณลักษณะ และการใช้งานยังได้รับการตรวจสอบโดยย่ออีกด้วย ดังนั้นเราจึงได้ทบทวนกรอบทางทฤษฎีแล้ว คุณจะต้องใช้มันเพื่อฝึกฝนหากคุณต้องการสำรวจมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์

มัลติเพล็กเซอร์แบบดิจิทัลเป็นอุปกรณ์รวมแบบลอจิคัลที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมการส่งข้อมูลจากแหล่งข้อมูลหลายแห่งไปยังช่องสัญญาณเอาท์พุต โดยพื้นฐานแล้ว อุปกรณ์นี้คือชุดสวิตช์ตำแหน่งดิจิทัล ปรากฎว่ามัลติเพล็กเซอร์แบบดิจิทัลเป็นการสลับสัญญาณอินพุตเป็นบรรทัดเอาต์พุตเดียว

อุปกรณ์นี้มีอินพุตสามกลุ่ม:

• ที่อยู่ซึ่งกำหนดว่าอินพุตข้อมูลใดจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับเอาต์พุต
• ข้อมูล;
• กำลังแก้ไข (แฟลช)

ในมัลติเพล็กเซอร์ดิจิทัลที่ผลิตขึ้น จะมีอินพุตข้อมูลสูงสุด 16 รายการ หากอุปกรณ์ที่ออกแบบนั้นต้องการจำนวนที่มากขึ้น โครงสร้างของสิ่งที่เรียกว่าแผนผังมัลติเพล็กเซอร์จะถูกสร้างขึ้นจากชิปหลายตัว

มัลติเพล็กเซอร์ดิจิทัลสามารถใช้เพื่อสังเคราะห์อุปกรณ์ลอจิกเกือบทุกชนิด ซึ่งช่วยลดจำนวนองค์ประกอบลอจิกที่ใช้ในวงจรได้อย่างมาก

กฎสำหรับการสังเคราะห์อุปกรณ์ที่ใช้มัลติเพล็กเซอร์:

• แผนที่ Karnaugh ถูกสร้างขึ้นสำหรับฟังก์ชันเอาต์พุต (ขึ้นอยู่กับค่าของฟังก์ชันตัวแปร)
• เลือกลำดับการใช้งานในวงจรมัลติเพล็กเซอร์
• มีการสร้างเมทริกซ์มาสก์ซึ่งจะต้องสอดคล้องกับลำดับของมัลติเพล็กเซอร์ที่ใช้
• จำเป็นต้องซ้อนเมทริกซ์ผลลัพธ์บนแผนที่ Karnaugh
• หลังจากนี้ฟังก์ชันจะลดลงแยกกันสำหรับแต่ละพื้นที่ของเมทริกซ์
• จากผลการลดขนาด จำเป็นต้องสร้างวงจร

ตอนนี้เรามาดูจากทฤษฎีไปสู่การปฏิบัติกันดีกว่า พิจารณาว่ามีการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวที่ไหน

มัลติเพล็กเซอร์ที่ยืดหยุ่นได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสตรีมดิจิทัล (หลัก) ที่ความเร็ว 2,048 kbit/s จาก (คำพูด) รวมถึงข้อมูลจากอินเทอร์เฟซดิจิทัลของการเชื่อมต่อข้ามช่องอิเล็กทรอนิกส์ที่ความเร็ว 64 kbit/s ส่งสัญญาณดิจิทัล สตรีมผ่านเครือข่าย IP/Ethernet และสำหรับการแปลงการส่งสัญญาณเชิงเส้นและข้อต่อทางกายภาพ

เมื่อใช้อุปกรณ์ดังกล่าว คุณสามารถเชื่อมต่อการสิ้นสุดแบบอะนาล็อกได้สูงสุด 60 รายการ (ในบางรุ่น ปริมาณนี้อาจมากกว่านั้น) เข้ากับชุดสมาชิก 1 หรือ 2 หรือ 128 ชุดสำหรับสตรีม E1 สี่ชุด โดยทั่วไป การสิ้นสุดแบบอะนาล็อกคือเส้น TC ที่มีการส่งสัญญาณในแถบความถี่ หรือการส่งสัญญาณจะดำเนินการบนช่องสัญญาณที่แยกจากกัน ข้อมูลช่องเสียงสามารถบีบอัดได้ที่ 32 หรือ 16 กิโลบิต/วินาทีต่อช่องสัญญาณโดยใช้การเข้ารหัส ADPCM

มัลติเพล็กเซอร์ที่ยืดหยุ่นช่วยให้สามารถใช้การเชื่อมต่อการออกอากาศนั่นคือการส่งสัญญาณจากช่องดิจิทัลหรือแอนะล็อกช่องใดช่องหนึ่งไปยังช่องอื่น ๆ อีกหลายช่อง มักใช้เพื่อจัดหารายการวิทยุกระจายเสียงไปยังจุดต่างๆ พร้อมกัน

ออปติคอลมัลติเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับสตรีมข้อมูลโดยใช้ลำแสงที่แตกต่างกันในแอมพลิจูดหรือเฟส รวมถึงความยาวคลื่น ข้อดีของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ ความต้านทานต่ออิทธิพลภายนอก ความปลอดภัยทางเทคนิค และการป้องกันการเจาะข้อมูลที่ส่ง

มัลติเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ดิจิทัลที่รวมกันโดยให้การส่งสัญญาณสลับกันของสัญญาณอินพุตหลายตัวไปยังเอาต์พุตเดียว ช่วยให้คุณสามารถส่ง (เปลี่ยน) สัญญาณจากอินพุตที่ต้องการไปยังเอาต์พุตได้ในกรณีนี้การเลือกอินพุตที่ต้องการจะรับรู้ได้จากการรวมสัญญาณควบคุมบางอย่างเข้าด้วยกัน จำนวนอินพุตมัลติเพล็กซ์มักเรียกว่าจำนวนช่องสัญญาณ ซึ่งอาจมีตั้งแต่ 2 ถึง 16 และจำนวนเอาต์พุตเรียกว่าบิตมัลติเพล็กเซอร์ ซึ่งปกติคือ 1 - 4

ขึ้นอยู่กับวิธีการส่งสัญญาณ มัลติเพล็กเซอร์แบ่งออกเป็น:

- อะนาล็อก;

- ดิจิทัล.

ดังนั้นอุปกรณ์อะนาล็อกจึงใช้การเชื่อมต่อไฟฟ้าโดยตรงเพื่อเชื่อมต่ออินพุตกับเอาต์พุต ในกรณีนี้ ความต้านทานอยู่ที่ลำดับหลายหน่วย - สิบโอห์ม จึงเรียกว่าสวิตช์หรือกุญแจ อุปกรณ์ดิจิทัล (แยกส่วน) ไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยตรงระหว่างอินพุตและเอาต์พุต แต่จะคัดลอกเฉพาะสัญญาณ “0” หรือ “1” ไปยังเอาต์พุตเท่านั้น

หลักการทำงานของมัลติเพล็กเซอร์

โดยทั่วไปหลักการทำงานของมัลติเพล็กเซอร์สามารถอธิบายได้โดยใช้ตัวอย่างของสวิตช์ที่เชื่อมต่ออินพุตเข้ากับเอาต์พุตของอุปกรณ์ รับประกันการทำงานของสวิตช์บนพื้นฐานของวงจรควบคุมซึ่งมีที่อยู่และอินพุตที่เปิดใช้งาน สัญญาณจากอินพุตที่อยู่จะระบุว่าช่องข้อมูลใดเชื่อมต่อกับเอาต์พุต อินพุตที่อนุญาตจะใช้เพื่อเพิ่มความสามารถ - เพิ่มความจุบิต, ซิงโครไนซ์กับการทำงานของกลไกอื่น ๆ ฯลฯ ในการสร้างวงจรควบคุมมัลติเพล็กเซอร์มักจะใช้ตัวถอดรหัสที่อยู่

ขอบเขตการใช้งานมัลติเพล็กเซอร์

มัลติเพล็กเซอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้เป็นองค์ประกอบลอจิกสากลเมื่อใช้ฟังก์ชันใด ๆ ซึ่งจำนวนนั้นเท่ากับจำนวนอินพุตที่อยู่ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อจุดประสงค์ในการสลับรถโดยสารแต่ละคัน สายขาออก หรือกลุ่ม ในระบบไมโครโปรเซสเซอร์ พวกมันจะถูกติดตั้งบนวัตถุระยะไกลเพื่อให้มีความเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลผ่านหนึ่งบรรทัดจากเซ็นเซอร์หลายตัวที่อยู่ในระยะไกลจากกัน นอกจากนี้ มัลติเพล็กเซอร์ในการออกแบบวงจรยังใช้ในตัวแบ่งความถี่ เมื่อสร้างวงจรเปรียบเทียบ ตัวนับ ตัวสร้างโค้ด ฯลฯ เพื่อแปลงรหัสไบนารี่คู่ขนานให้เป็นอนุกรม

จำนวนช่องสัญญาณมัลติเพล็กเซอร์ที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมในประเทศในปัจจุบันคือ 4, 6, 10 และ 16 ในการสร้างวงจรที่มีอินพุตจำนวนมากขึ้นจะใช้วงจรที่เรียกว่าวงจรต้นไม้เรียงซ้อนซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างอุปกรณ์โดยพลการ จำนวนบรรทัดอินพุตตามมัลติเพล็กเซอร์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์

3.7. มัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์

มัลติเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่สุ่มตัวอย่างหนึ่งในหลายอินพุตและเชื่อมต่อกับเอาต์พุตเดี่ยว ขึ้นอยู่กับสถานะของรหัสไบนารี่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง มัลติเพล็กเซอร์เป็นสวิตช์สัญญาณที่ควบคุมโดยรหัสไบนารี่และมีหลายอินพุตและเอาต์พุตเดียว อินพุตที่มีหมายเลขตรงกับรหัสไบนารี่ควบคุมเชื่อมต่อกับเอาต์พุต

คำจำกัดความส่วนตัว: มัลติเพล็กเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงรหัสคู่ขนานให้เป็นรหัสซีเรียล

โครงสร้างของมัลติเพล็กเซอร์สามารถแสดงได้ด้วยโครงร่างต่างๆ ตัวอย่างเช่น:

ข้าว. 1 – ตัวอย่างของวงจรมัลติเพล็กเซอร์เฉพาะ

องค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดที่นี่คือองค์ประกอบ AND-OR ที่มีอินพุตสี่ตัว สี่เหลี่ยมที่มีอันนั้นเป็นอินเวอร์เตอร์

มาดูข้อสรุปกัน ทางด้านซ้ายคือ D0-D3 เรียกว่าอินพุตข้อมูล นำเสนอด้วยข้อมูลที่ต้องเลือก อินพุต A0-A1 เรียกว่าอินพุตที่อยู่ นี่คือที่ที่ให้รหัสไบนารี่ ซึ่งจะกำหนดว่าอินพุต D0-D3 ใดที่จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุต ซึ่งกำหนดไว้ในแผนภาพนี้เป็น ย. อินพุต C – การซิงโครไนซ์, การอนุญาตการดำเนินการ

แผนภาพยังมีอินพุตที่อยู่ที่มีการกลับด้านด้วย ทั้งนี้เพื่อให้อุปกรณ์มีความหลากหลายมากขึ้น

รูปนี้แสดงหรือเรียกอีกอย่างว่ามัลติเพล็กเซอร์ 4X1 ดังที่เราทราบ จำนวนเลขฐานสองที่แตกต่างกันที่โค้ดสามารถระบุได้ถูกกำหนดโดยจำนวนบิตของโค้ดเป็น 2 n โดยที่ n คือจำนวนบิต คุณต้องตั้งค่าสถานะมัลติเพล็กเซอร์ 4 สถานะ ซึ่งหมายความว่าควรมี 2 บิตในรหัสที่อยู่ (2 2 = 4)

เพื่ออธิบายหลักการทำงานของวงจรนี้ ลองดูที่ตารางความจริง:

นี่คือวิธีที่รหัสไบนารี่เลือกอินพุตที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น เรามีวัตถุสี่ชิ้น และวัตถุเหล่านั้นส่งสัญญาณ แต่เรามีอุปกรณ์แสดงผลหนึ่งชิ้น เราใช้มัลติเพล็กเซอร์ ขึ้นอยู่กับรหัสไบนารี่ สัญญาณจากวัตถุที่ต้องการจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์แสดงผล

มัลติเพล็กเซอร์ถูกกำหนดโดยไมโครเซอร์กิตดังนี้:

ข้าว. 2 – มัลติเพล็กเซอร์เช่น ISS

อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณ- อุปกรณ์ผกผันกับมัลติเพล็กเซอร์ นั่นคืออุปกรณ์แยกส่งสัญญาณมีอินพุตเดียวและเอาต์พุตหลายเอาต์พุต รหัสไบนารี่กำหนดว่าเอาต์พุตใดที่จะเชื่อมต่อกับอินพุต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณเป็นอุปกรณ์ที่สุ่มตัวอย่างหนึ่งในหลายเอาต์พุตแล้วเชื่อมต่อกับอินพุต หรือมิฉะนั้น จะเป็นสวิตช์สัญญาณที่ควบคุมโดยรหัสไบนารี่และมีอินพุตเดียวและหลายเอาต์พุต

เอาต์พุตที่มีหมายเลขสอดคล้องกับสถานะของรหัสไบนารี่เชื่อมต่อกับอินพุต และคำจำกัดความส่วนตัว: อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณเป็นอุปกรณ์ที่แปลงรหัสซีเรียลให้เป็นแบบขนาน

โดยทั่วไปจะใช้เป็นอุปกรณ์แยกส่งสัญญาณ ตัวถอดรหัสรหัสไบนารี่เป็นรหัสตำแหน่ง ซึ่งมีการแนะนำอินพุตเกตเพิ่มเติม

เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของวงจรมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ ซีรีส์ CMOS จึงมีวงจรไมโครที่เป็นมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์พร้อมกัน ขึ้นอยู่กับว่าสัญญาณถูกส่งมาจากด้านใด

ตัวอย่างเช่น K561KP1 ซึ่งทำงานเป็นสวิตช์ 8x1 และสวิตช์ 1x8 (นั่นคือ เป็นมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ที่มีอินพุตหรือเอาต์พุตแปดช่อง) นอกจากนี้ในวงจรไมโคร CMOS นอกเหนือจากการสลับสัญญาณดิจิตอล (โลจิคัล 0 หรือ 1) ยังสามารถสลับสัญญาณอะนาล็อกได้อีกด้วย

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นสวิตช์สัญญาณอะนาล็อกที่ควบคุมโดยรหัสดิจิทัล ไมโครวงจรดังกล่าวเรียกว่าสวิตช์ ตัวอย่างเช่น การใช้สวิตช์ทำให้คุณสามารถสลับสัญญาณที่เข้าสู่อินพุตเครื่องขยายสัญญาณ (ตัวเลือกอินพุต) พิจารณาวงจรตัวเลือกอินพุต UMZCH. มาสร้างมันโดยใช้ฟลิปฟล็อปและมัลติเพล็กเซอร์กันดีกว่า

ข้าว. 3 - ตัวเลือกอินพุต

เอาล่ะเรามาดูผลงานกันดีกว่า บนทริกเกอร์ของไมโครวงจร DD1 จะมีวงแหวน เคาน์เตอร์กดปุ่มด้วยตัวเลข 2 หลัก (ทริกเกอร์สองตัว - 2 หลัก) สองหลัก รหัสไบนารี่ไปที่อินพุตที่อยู่ D0-D1 ของชิป DD2 ชิป DD2 เป็นสวิตช์สี่ช่องสัญญาณคู่

ตามรหัสไบนารี่ไปยังเอาต์พุตของวงจรไมโคร กและ ในเชื่อมต่ออินพุต A0-A3 และ B0-B3 ตามลำดับ องค์ประกอบ R1, R2, C1 ช่วยลดการตีกลับของหน้าสัมผัสปุ่ม

ห่วงโซ่ความแตกต่าง R3C2 ตั้งค่าฟลิปฟล็อปให้เป็นศูนย์เมื่อเปิดเครื่อง โดยอินพุตแรกเชื่อมต่อกับเอาต์พุต เมื่อคุณกดปุ่ม ทริกเกอร์ DD1.1 จะสลับไปที่สถานะบันทึก 1 และอินพุตตัวที่สองเชื่อมต่อกับเอาต์พุต ฯลฯ อินพุตจะถูกแจกแจงเป็นวงแหวน โดยเริ่มจากตัวแรก

ในด้านหนึ่งมันง่าย อีกด้านหนึ่งก็ไม่สะดวกเล็กน้อย ใครจะรู้ว่ากดปุ่มกี่ครั้งหลังจากเปิดเครื่องและอินพุตใดที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุตในขณะนี้ คงจะดีถ้ามีตัวบ่งชี้สำหรับอินพุตที่เชื่อมต่ออยู่

จำตัวถอดรหัสเจ็ดส่วนกันดีกว่า เราถ่ายโอนตัวถอดรหัสพร้อมตัวบ่งชี้ไปยังวงจรสวิตช์และเชื่อมต่ออินพุตสองตัวแรกของตัวถอดรหัส (ในแผนภาพเป็น DD3) เช่น 1 และ 2 (พิน 7 และ 1) ไปยังเอาต์พุตโดยตรงของทริกเกอร์ DD1.1 DD1 2 (พิน 1 และ 13) . เราเชื่อมต่ออินพุตตัวถอดรหัส 4 และ 8 (พิน 2 และ 6) เข้ากับตัวเครื่อง (เช่น เราจัดหาตรรกะ 0) ตัวบ่งชี้จะแสดงสถานะของตัวนับเสียงกริ่ง ได้แก่ ตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 3 ตัวเลข 0 ตรงกับอินพุตแรก 1 ถึงอันดับที่ 2 เป็นต้น

มัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์อยู่ในคลาสของอุปกรณ์ผสมที่ออกแบบมาเพื่อสลับกระแสข้อมูลในสายการสื่อสารตามที่อยู่ที่กำหนด ข้อมูลส่วนใหญ่ในระบบดิจิทัลจะถูกส่งโดยตรงผ่านสายไฟและการติดตามบนแผงวงจรพิมพ์ บ่อยครั้งมีความจำเป็นต้องส่งข้อมูลสัญญาณไบนารี (หรือแอนะล็อกในระบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัล) จากแหล่งสัญญาณไปยังผู้บริโภค ในบางกรณี จำเป็นต้องส่งข้อมูลในระยะทางไกลผ่านสายโทรศัพท์ สายโคแอกเซียล และสายออปติคอล หากข้อมูลทั้งหมดถูกส่งพร้อมกันผ่านสายสื่อสารแบบขนาน ความยาวรวมของสายเคเบิลดังกล่าวจะยาวเกินไปและจะมีราคาแพงเกินไป แต่ข้อมูลจะถูกส่งผ่านสายเดี่ยวในรูปแบบอนุกรมและจัดกลุ่มเป็นข้อมูลคู่ขนานที่ปลายรับของสายสื่อสารเส้นเดียวนั้น อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อแหล่งข้อมูลใดแหล่งข้อมูลหนึ่งด้วยหมายเลข (ที่อยู่) ที่กำหนดกับสายสื่อสารเรียกว่ามัลติเพล็กเซอร์ อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อสายสื่อสารกับหนึ่งในตัวรับข้อมูลที่มีที่อยู่ที่ระบุเรียกว่าอุปกรณ์แยกส่งสัญญาณ ข้อมูลคู่ขนานจากอุปกรณ์ดิจิทัลตัวใดตัวหนึ่งสามารถแปลงเป็นสัญญาณข้อมูลอนุกรมได้โดยใช้มัลติเพล็กเซอร์ ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายเดียว ที่เอาต์พุตของดีมัลติเพล็กซ์เซอร์ สัญญาณอินพุตแบบอนุกรมเหล่านี้สามารถจัดกลุ่มกลับเป็นข้อมูลแบบขนานได้

มัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์อยู่ในคลาสของอุปกรณ์ผสมที่ออกแบบมาเพื่อสลับกระแสข้อมูลในสายการสื่อสารตามที่อยู่ที่กำหนด ข้อมูลส่วนใหญ่ในระบบดิจิทัลจะถูกส่งโดยตรงผ่านสายไฟและการติดตามบนแผงวงจรพิมพ์ บ่อยครั้งมีความจำเป็นต้องส่งข้อมูลสัญญาณไบนารี (หรือแอนะล็อกในระบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัล) จากแหล่งสัญญาณไปยังผู้บริโภค ในบางกรณี จำเป็นต้องส่งข้อมูลในระยะทางไกลผ่านสายโทรศัพท์ สายโคแอกเซียล และสายออปติคอล หากข้อมูลทั้งหมดถูกส่งพร้อมกันผ่านสายสื่อสารแบบขนาน ความยาวรวมของสายเคเบิลดังกล่าวจะยาวเกินไปและจะมีราคาแพงเกินไป แต่ข้อมูลจะถูกส่งผ่านสายเดี่ยวในรูปแบบอนุกรมและจัดกลุ่มเป็นข้อมูลคู่ขนานที่ปลายรับของสายสื่อสารเส้นเดียวนั้น อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อแหล่งข้อมูลใดแหล่งข้อมูลหนึ่งด้วยหมายเลข (ที่อยู่) ที่กำหนดกับสายสื่อสารเรียกว่ามัลติเพล็กเซอร์ อุปกรณ์ที่ใช้ในการเชื่อมต่อสายสื่อสารกับหนึ่งในตัวรับข้อมูลที่มีที่อยู่ที่ระบุเรียกว่าอุปกรณ์แยกส่งสัญญาณ ข้อมูลคู่ขนานจากอุปกรณ์ดิจิทัลตัวใดตัวหนึ่งสามารถแปลงเป็นสัญญาณข้อมูลอนุกรมได้โดยใช้มัลติเพล็กเซอร์ ซึ่งจะถูกส่งผ่านสายเดียว ที่เอาต์พุตของดีมัลติเพล็กซ์เซอร์ สัญญาณอินพุตแบบอนุกรมเหล่านี้สามารถจัดกลุ่มใหม่เป็นข้อมูลแบบขนานได้

มัลติเพล็กเซอร์

มัลติเพล็กเซอร์ใช้เพื่อรวมสตรีมดิจิทัลจากแหล่งต่างๆ ให้เป็นสตรีมการขนส่งเดียว- ตัวเข้ารหัสการบีบอัด เอาต์พุตของมัลติเพล็กเซอร์อื่น ๆ เอาต์พุตของตัวรับ - ตัวถอดรหัส ฯลฯ สัญญาณที่เข้ามาอาจมีฐานเวลาที่แตกต่างกัน (นั่นคือสามารถสร้างขึ้นด้วยความถี่นาฬิกาที่แตกต่างกันเล็กน้อย) และงานของมัลติเพล็กเซอร์คือการสร้างสตรีมแบบอะซิงโครนัสในขณะที่ยังคงรักษาข้อมูลการซิงโครไนซ์ของแต่ละส่วนประกอบ

หลักการทำงานของมัลติเพล็กเซอร์นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของบัฟเฟอร์หน่วยความจำ - ข้อมูลจะถูกเขียนไปที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาหนึ่งและอ่านที่ความถี่อื่นที่สูงกว่า หากเราจินตนาการถึงห่วงโซ่ของบัฟเฟอร์ที่เชื่อมต่อตามลำดับซึ่งซิงโครไนซ์ในลักษณะที่พัลส์เอาท์พุตไม่ทับซ้อนกันตามเวลา นี่จะเป็นมัลติเพล็กเซอร์

พารามิเตอร์หลักของมัลติเพล็กเซอร์คือความเร็วเอาท์พุตของสตรีมการขนส่ง ซึ่งสำหรับรุ่นส่วนใหญ่คือ 55...60 Mbit/s นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างที่มีความเร็วสูงถึง 100 Mbit/s แน่นอนว่า อัตราการไหลที่ตั้งไว้ที่เอาท์พุตจะต้องมีอย่างน้อยไม่ต่ำกว่าผลรวมของความเร็วของการไหลรวมทั้งหมด กระแสเอาต์พุตที่เกินความเร็วจะได้รับการชดเชยโดยการแนะนำแพ็กเก็ตเป็นศูนย์ที่เอาต์พุตของมัลติเพล็กเซอร์

อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณเป็นหน่วยการทำงานของคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อสลับ (สลับ) สัญญาณของอินพุตข้อมูลเดียว D ไปเป็นหนึ่งในเอาต์พุตข้อมูล n ตัว จำนวนเอาต์พุตที่จ่ายค่าของสัญญาณอินพุตในแต่ละรอบเวลาของคอมพิวเตอร์จะถูกกำหนดโดยรหัสที่อยู่ A0, A1..., Am-1 อินพุตที่อยู่ m และเอาต์พุตข้อมูล n มีความสัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์ n2m ตัวถอดรหัส DC สามารถใช้เป็นดีมัลติเพล็กซ์เซอร์ได้ ในกรณีนี้สัญญาณข้อมูลจะถูกส่งไปยังอินพุตการอนุญาต E (จากการเปิดใช้งานภาษาอังกฤษ - การอนุญาต) อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณแบบมีรั้วรอบขอบชิดพร้อมอินพุตข้อมูล D, อินพุตที่อยู่ A1, A0 และอินพุตเกต C แสดงในรูปที่ 2.1 อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณทำหน้าที่ผกผันของมัลติเพล็กเซอร์ ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับมัลติเพล็กเซอร์และดีมัลติเพล็กเซอร์ คำว่า "ตัวเลือกข้อมูล" ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน

อุปกรณ์ดีมัลติเพล็กซ์เซอร์ใช้สำหรับสลับแต่ละบรรทัดและบัสหลายบิต เพื่อแปลงรหัสซีเรียลเป็นแบบขนาน เช่นเดียวกับมัลติเพล็กเซอร์ อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณจะมีตัวถอดรหัสที่อยู่ด้วย ตัวถอดรหัสส่งสัญญาณควบคุมประตูลอจิกทำให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลผ่านประตูเดียวเท่านั้น (รูปที่ 1.1)