Введение в мультиплексирование: основы телекоммуникаций
Содержание:
- Принцип работы демультиплексора[править]
- понедельник, ноября 27, 2017
- Методы мультиплексирования
- Анализатор протоколов Mercury T2P USB-TMSP2-M03-X
- Мультиплексоры и демультиплексоры
- Области применения мультиплексоров
- Функции демультиплексоров
- Структура мультиплексора
- Классификация мультиплексоров
- Принцип работы DWDM
- Цифровые мультиплексоры [ править ]
- Работа и анализ
- Описание и принцип работы
Принцип работы демультиплексора[править]
-to- демультиплексор
-to- демультиплексор
Демультиплексор 1-to-2править
Рассмотрим демультиплексор -to- (это значит, что у демультиплексора два выхода). Если на вход подать значение , то на выход будет подаваться то же значение, которое подаётся на вход , а на выход будет подаваться . Если же на вход подать значение , то на выход будет подаваться значение , а на выход то же значение, которое будет подаваться на вход .
Демультиплексор 1-to-4править
Рассмотрим демультиплексор -to- (это значит, что у демультиплексора четыре выхода). Теперь у нас уже есть два входа и , которые определяют, на какой из выходов , , или будет подаваться значение , тогда как на остальные выходы будет подаваться . В случае, когда , то на выход будет подаваться значение на входе , тогда как на , и будет подаваться . Если же и , то на выходы , и будет подаваться , а на выход будет подаваться то же, что подаётся на вход . Аналогично разбираются случаи , и .
понедельник, ноября 27, 2017
Егор
Что такое мультиплексор
В прошлых статьях мы с Вами поговорили о том, что такое ОЦК, теперь мы пойдем дальше и сегодня разберемся с тем, что такое мультиплексор
И так, начнем.
Пусть у нас есть несколько сигналов, не важно каких: аналоговых, цифровых. Каждый из них передается по своей линии связи (пара медных жил, возможно две пары, в зависимости от типа сигнала для него нужна соответствующая линия связи)
В том случае, если нам нужно будет передать данные сигналы на значительное расстояние, мы столкнемся с двумя проблемами:
- потребность в организации большого числа (равного числу сигналов) длинных линий связи;
- затухание сигнала на больших расстояниях.
Первую из этих проблем можно решить путем объединения наших исходных сигналов, в один некоторый групповой сигнал. Который мы будет далее передавать по одной единственной линии связи.
Как то так выглядит мультиплексирование |
Так вот, устройство способное выполнять такое объединение как раз и называется мультиплексором. Мультиплексор – это телекоммуникационное устройство, способное преобразовывать (объединять) несколько сигналов более низкого порядка (уровня иерархии) в сигнал более высокого порядка (уровня иерархии).
Вторую проблему можно решить с помощью устройств, которые способны преобразовать сигнал к такому виду, который был бы пригоден к передачи на большое расстояние. Такие устройства называются системами передач. Обычно современные мультиплексоры (кроме первичных) включают в себя такой функционал.
Устройство выполняющие функции обратные мультиплексору называется демультиплексором. На практике обычно одно устройство выполняет функции и мультиплексора и демультиплексора.
Ну и напоследок несколько классификаций мультиплексоров, которые вы можете встретить:
По типу интерфейсов:
- оптические мультиплексоры (чаще всего получают исходные сигналы с медных интерфейсов, групповой сигнал передают через оптический интерфейс);
- мультиплексоры для работы с медными линиями связи (все их интерфейсы предназначены для работы с медными линиями связи).
По уровню иерархии:
- первичные мультиплексоры (мультиплексоры способные формировать первичный цифровой поток E1 из разношёрстных каналов – Ethernet, абонентские окончания FXS/FXS, каналов TЧ);
- мультиплексоры для формирования вторичного, третичного, четвертичного цифровых потоков е2, ез, е4 (формируют потоки более высоких уровней иерархии, в даный момент почти не встречаются);
- SDH мультиплексоры – мультиплексоры способные формировать групповые сигналы соответствующие скорости передач иерархии SDH.
Опубликовано в: Для самых маленьких, мультиплексоры, теория
Методы мультиплексирования
Для выполнения частотного мултиплексирования, нужно для каждого потока выделить персональный частотный период. До начала процесса работы с сигналами требуется переместить спектр каждого канала, находящегося в другой частоте, чтобы они не смогли контактировать с другими сигналами.
Также для максимальной надежности, между частотами создают небольшие интервалы, обеспечивающие дополнительную защиту. Этот способ используется в электрических и оптических линиях. Использование этой защиты является необходимым, так как при ее отсутствии возможна потеря сигнала, которая может повлечь за собой неприятные последствия. Кроме того защита обеспечивает устойчивость сигнала, сохраняя его на качество на протяжении всего пути от входа в устройство до выхода из него.
Также существует временной вариант мультиплексирования, использующийся при отправке сигнала в сплошном потоке, на передаче которого затрачивается какой-то промежуток времени. Для выполнения этого способа нужно обеспечить доступ циклов к общей среде перенаправления потоков, входящих на небольшой промежуток времени.
Нужно учесть, что требуется устранить возникновение накладки каналов друг на друга, так как это перемешивает получаемую информацию. Данный метод обычно применяется в работе с цифровыми каналами связи, которые требуют в работе чуть больше времени, чем аналоговые.
Соответственно, использование временного метода обеспечивает наилучшую сохранность данных, что рационально при использовании с цифровыми мультиплексорами.
Анализатор протоколов Mercury T2P USB-TMSP2-M03-X
Устройство соединяет в себе:
- декодирование класса USB;
- стандартный дисплей CATC Trace;
- поддержку Power Delivery 3.0 в анализаторе.
Технические особенности
- требование к ОС – не ниже Windows 7;
- 13 типовых событий триггера;
- статистика и отчет – уровни транзакции, передачи, пакета, отчеты об ошибках;
- объем памяти – модель T2C (256 МВ), модель T2Р (512 МВ);
- соединители Type-C USB;
- потребляемая мощность от 460 мА (при холостом ходе) до 500 мА (в активном состоянии);
- диапазон рабочих температур 0 °С … 55 °С;
- хранение возможно при t° от -20 °С до + 80 °С;
- допустимая влажность не более 90%.
Стоимость анализатора 354 473 р.
Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексором называются комбинационные устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX (от англ. multiplexor), а также через MS (от англ. Multiplexor selector). Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Кроме информационных входов в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие). Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и число адресных входов m действуют соотношение n =2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m, то мультиплексор называют неполным. Рассмотрим функционирование двухвходового мультиплексора (2 → 1), который условно изображён в виде коммутатора, а состояние его входов Х1, Х2 и выхода Y приведено в таблице:
Исходя из таблицы, можно записать следующее уравнение: Y = X1 • A + X2 • A, Реализация такого устройства и его УГО приведены ниже:
Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов — от 1 до 4, при чём чем больше каналов имеет мультиплексор, тем меньше у него разрядов. Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4 — канального мультиплексора необходим 2 — разрядный управляющий (адресный) код, а для 16 — канального — 4 разрядный код. Разряды кода обозначаются 1, 2, 4, 8 или А0, А1, A2, А3. Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом 3С. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсивными. Выход 3С позволяет объединить выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. УГО мультиплексора, имеющего 8 информационных входов, 3 адресных входа, вход разрешения V, и два выхода (прямой инверсный) показано на рисунке:
При V = 1 мультиплексор блокируется. Вход разрешения V используется для расширения функциональных возможностей мультиплексора, например, позволяет увеличивать число коммутируемых информационных входов:
Два 8 — канальных мультиплексора объединены в 16 — ти канальный. Старший разряд А3 выбирает один из 2 — ух мультиплексоров. Расширение разрядности мультиплексоров в общем случае реализуется их каскадным включением:
Здесь » Мультиплексорное дерево» содержит четыре четырёхвходовых мультиплексора MUX1 — MUX4 c запараллеленными адресными входами А0, А1, которыми одновременно выбирается один из входов всех четырёх элементов, а мультиплексор MUX5 кодом на адресных входах А2, А3 выбирает один из выходов Y — Y3. Таким образом, четырёхразрядный код на входах А0 — А3соединяется с входом только один из 16 входов (16 =24) D0 — D15.Демультиплексором называют устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS:
При использовании КМОП — технологии можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Благодаря этому можно строить мультиплексоры — демультиплексоры, которые могут использоваться либо как мультиплексоры, либо как демультиплексоры. Мультиплексоры — демультиплексоры обозначаются через MX.
Области применения мультиплексоров
Мультиплексоры, поддерживающие передачу сигнала в формате аудио и видео используются на телевидении, на мониторах и в камерах наблюдения. Это является их основной сферой применения, но не стоит забывать и об их других возможностях. На основе этих устройств располагаются GSM модули и разные интернет модемы, передающие сигнал на высокоскоростном соединении, обеспечивая владельца качественной, устойчивой сетью.
Кроме того, эти приборы применяются в GPS приемниках, оптоволоконных широкополосных сетях. В сумме эти возможности дают мультиплексору огромную сферу применения, от федерального телевидения до обычного домашнего широкополосного интернета. Также работа мультиплексора применяется в частотных делителях, элементах триггеров, преобразованиях двоичного кода в последовательный. Следственно, до появления высокоскоростного подключения, мультиплексоры также не стояли без дела, а позволяли продолжать развитие технологий.
Функции демультиплексоров
Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы — ИД. Выпускают дешифраторы (демультиплексоры) К155ИДЗ, К531ИД7 и др.
При использовании КМОП-технологии можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Благодаря этому можно строить мультиплексоры-демультиплек-соры, которые могут использоваться либо как мультиплексоры, либо как демультиплексоры. Мультиплексоры-демультиплексоры обозначаются через MX. Среди выпускаемых мультиплексоров-демультиплексоров можно выделить такие, как К564КП1, К590КП1. Мультиплексоры-демультиплексоры входят в состав серий К176, К561, К591, К1564.
Мультиплексор представляет собой комбинированное цифровое устройство
, обеспечивающее поочередную передачу на один выход нескольких входных сигналов. Он позволяет передавать (коммутировать) сигнал с желаемого входа на выход, в этом случае выбор требующегося входа реализуется определенной комбинацией управляющих сигналов. Число мультиплексных входов принято называть количеством каналов, их может быть от 2 до 16, а число выходов называют разрядами мультиплексора, обычно это 1 — 4.
Мультиплексоры по способу передачи сигналы различают на:
— аналоговые;
— цифровые.
Так, аналоговые устройства при помощи непосредственного электрического соединения подключают вход к выходу, в таком случае его сопротивление составляет порядка нескольких единиц – десятков Ом. Их поэтому называют коммутаторами или ключами. Цифровые (дискретные) же устройства не имеют прямой электрической связи входа и выхода, они только копируют на выход сигнал – «0» или «1».
Структура мультиплексора
Узнать о схеме мультиплексора можно из специального плана, которым оснащено каждое, поступающее в продажу, устройство. Поступающая информация логического типа попадает на концы коммутатора, и затем через него идет к выходу. На вход попадают данные об адресных каналах, из которых исходит вся поступающая информация.
Сам мультиплексор может иметь свой вход управления, дающий право на проход по каналу входа до канала выхода. Также существуют мультиплексоры с тремя вариациями расположения входа и выхода и системы работы. Все особенности структуры мультиплексора зависят от его модели, их можно уточнить сразу при покупке или на сайте производителя.
Не стоит забывать про этот аспект, ведь два внешне похожих друг на друга мультиплексора могут разительно отличаться друг от друга по своим характеристикам.
Классификация мультиплексоров
Мультиплексоры делятся на терминальные (они располагаются на окончаниях линий связи), оптические мультиплексоры и мультиплексоры ввода и вывода (они располагаются в разрывах линий связи для вывода выбранных сигналов из общего потока). Также различают аналоговые и цифровые мультиплексоры, о которых речь пойдет далее.
Аналоговые мультиплексоры
Ключи этой версии являются особыми элементами. Он может быть самостоятельным прибором. Набор подобных ключей, работающих на один выход с цепями вариативности выбранного ключа, является особым аналоговым мультиплексором.
В определенный промежуток времени он отбирает выбранный канал входа и перенаправляет его на особый прибор. Работа на данном типе мультиплексора требует чуть меньшего времени передачи сигнала, чем при цифровом варианте, что является несомненным плюсом при работе с некоторыми устройствами вывода сигнала.
Цифровые мультиплексоры
Устройства этого типа делятся по уровням на три варианта по их высоте. Цифровые мультиплексоры позволяют получать цифровые сигналы из приборов низкого уровня. Также их можно записать и трансформировать в поток высокого уровня. Следовательно, поступающие потоки проходят синхронизацию.
При этом данные потоки имеют равную скорость, что позволяет информации одновременно поступать по обоим каналам связи. При этом данные надежно защищены от повреждения.
Принцип работы DWDM
Технология DWDM реализует частотное мультиплексирование световых волн
Рисунок 1 иллюстрирует процесс DWDM. На вход DWDM каждый кадр STM синхронной цифровой иерархии SDH назначается для модуляции отдельному лазеру. Каждый лазер излучает сигнал на своей отличной от других длине волны λ (лямбда) в определенном диапазоне. В результате мультиплексирования выходные сигналы лазеров объединяются в одном оптическом волокне.
Рис. 1 Процесс мультиплексирования DWDM
В системах DWDM может быть задействовано до 160 каналов на одном оптическом волокне, что обеспечивает скорости передачи данных для одного волокна до нескольких терабит в секунду. На рис. 2 показаны компоненты участка системы DWDM.
Рис. 2 Участок системы DWDM
На каждом конце участка находится терминальный мультиплексор системы DWDM. Этот мультиплексор обеспечивает распределение кадров синхронной цифровой иерархии SDH (или синхронной оптической сети SONET) по определенным длинам световых волн (λ), используемым для транспортировки. В тракт между терминальными мультиплексорами могут включаться оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). OADM поддерживает функции ввода/вывода на различных длинах волн. Вдоль участка на расстоянии порядка 150 км расположены оптические усилители. Хотя оптический усилитель восстанавливает мощность сигнала, он не полностью компенсирует (например, из-за распространения волн разной длины с разной скоростью). Поэтому для построения более протяженных участков DWDM между определенным количеством участков с оптическими усилителями (до семи) устанавливаются мультиплексоры DWDM, выполняющие регенерацию сигнала путем её преобразования в электрическую форму и обратно. Технология DWDM в отличие от использования оптических волокон в SDH и Gigabit Ethernet (где световые сигналы всегда преобразуются в электрические перед мультиплексированием и коммутированием) между оптическими усилителями эти операции выполняются также над световыми сигналами.
Рост сетевого трафика вызывает постоянное увеличение спроса на пропускную способность технологии уплотненного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). DWDM работают на оптических магистралях на терабитных скоростях. По прогнозам к 2020 году скорость передачи по одному волокну в опорных сетях наиболее развитых стран приблизится к 20 Тбит/с.
Сегодня системы такого класса востребованы ОАО «Ростелеком» и другими крупными операторами. Оборудование по данным разработчиков обладает запасом по дальности передачи до 5-6 тысяч км. Показана передача по каналу 100 Гбит/с на 400км без промежуточных усилителей.
В настоящей разработке для десятикратного повышения канальной скорости (с 10 до 100 Гбит/с) и общей емкости системы (с 0,8 до 8 Тбит/с) использовался формат DP-QPSK. В этом формате каждая из двух ортогональных поляризаций (DP) используется для передачи независимых потоков информации. В каждом из этих двух потоков информация передается с использованием 4-уровневой фазовой модуляции (QPSK). В результате скорость увеличивается в 4 раза (передается 4 бита на символ). В работе отмечается, что увеличение канальной емкости позволяет уменьшить число каналов, а это упрощает управление сетью.
Цифровые мультиплексоры [ править ]
В конструкции цифровых схем провода переключателя имеют цифровое значение. В случае мультиплексора 2-к-1 логическое значение 0 будет подключаться к выходу, а логическое значение 1 будет подключаться к выходу. В более крупных мультиплексорах количество контактов переключателя равно, где — количество входов.я{\ displaystyle \ scriptstyle I_ {0}}я1{\ displaystyle \ scriptstyle I_ {1}}⌈бревно2(п)⌉{\displaystyle \scriptstyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil }n{\displaystyle \scriptstyle n}
Например, для 9–16 входов потребуется не менее 4 контактов переключателя, а для 17–32 входов потребуется не менее 5 контактов переключателя. Двоичное значение, выраженное на этих контактах селектора, определяет выбранный входной контакт.
Мультиплексор 2-к-1 имеет логическое уравнение, где и — два входа, — вход селектора, а — выход:A{\displaystyle \scriptstyle A}B{\displaystyle \scriptstyle B}S{\displaystyle \scriptstyle S_{0}}Z{\displaystyle \scriptstyle Z}
- Z=(A∧¬S)∨(B∧S){\displaystyle Z=(A\wedge \neg S_{0})\vee (B\wedge S_{0})}
Мультиплексор 2 к 1
Что можно выразить в виде таблицы истинности
S{\displaystyle \scriptstyle S_{0}} | A{\displaystyle \scriptstyle A} | B{\displaystyle \scriptstyle B} | Z{\displaystyle \scriptstyle Z} |
---|---|---|---|
1 | |||
1 | 1 | ||
1 | 1 | 1 | |
1 | |||
1 | 1 | 1 | |
1 | 1 | ||
1 | 1 | 1 | 1 |
Или, в более простых обозначениях:
S{\displaystyle \scriptstyle S_{0}} | Z{\displaystyle \scriptstyle Z} |
---|---|
А | |
1 | B |
Эти таблицы показывают, когда тогда, но когда тогда . Простая реализация этого мультиплексора 2 к 1 потребует 2 логических элемента И, логического элемента ИЛИ и элемента НЕ. Хотя это математически правильно, прямая физическая реализация будет подвержена условиям гонки, которые потребуют дополнительных шлюзов для подавления. S={\displaystyle \scriptstyle S_{0}=0}Z=A{\displaystyle \scriptstyle Z=A}S=1{\displaystyle \scriptstyle S_{0}=1}Z=B{\displaystyle \scriptstyle Z=B}
Мультиплексоры большего размера также распространены и, как указано выше, требуют контактов селектора для входов. Другие распространенные размеры — 4 к 1, 8 к 1 и 16 к 1. Поскольку цифровая логика использует двоичные значения, используются степени двойки (4, 8, 16), чтобы максимально контролировать количество входов для заданного количества входов селектора.⌈log2(n)⌉{\displaystyle \scriptstyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil }n{\displaystyle n}
Логическое уравнение для мультиплексора 4: 1:
- Z=(A∧¬S∧¬S1)∨(B∧S∧¬S1)∨(C∧¬S∧S1)∨(D∧S∧S1){\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})}
Следующий мультиплексор 4-к-1 состоит из буферов с 3 состояниями и вентилей И (вентили И действуют как декодер):
Схема мультиплексора 4: 1 с использованием 3 входов И и других вентилей
Нижние индексы на входах указывают десятичное значение двоичных управляющих входов, через которые этот вход пропускается.In{\displaystyle \scriptstyle I_{n}}
Объединение мультиплексоров править
Мультиплексоры большего размера могут быть созданы с использованием мультиплексоров меньшего размера, объединяя их в цепочку. Например, мультиплексор 8-к-1 может быть выполнен с двумя мультиплексорами 4-к-1 и одним мультиплексором 2-к-1. Два выхода мультиплексора 4-к-1 подаются на 2-к-1 с контактами селектора на 4-к-1, подключенными параллельно, что дает общее количество селекторных входов до 3, что эквивалентно 8-к. -1.
Список микросхем, обеспечивающих мультиплексирование править
Signetics S54S157
В серии 7400 есть несколько микросхем, содержащих мультиплексоры:
IC No. | Функция | Состояние выхода |
---|---|---|
74157 | Quad 2: 1 мультиплексор. | Выход такой же, как и данный вход |
74158 | Quad 2: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
74153 | Двойной мультиплексор 4: 1. | Выход такой же, как вход |
74352 | Двойной мультиплексор 4: 1. | Выход инвертирован входом |
74151A | 8: 1 мультиплексор. | Доступны оба выхода (т. Е. Дополнительные выходы) |
74151 | 8: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
74150 | 16: 1 мультиплексор. | Выход инвертирован входом |
Работа и анализ
Мультиплексор очень похож на декодер. Логические элементы И и НЕ привносят сходство между декодером и мультиплексором. Между тем, MUX действительно декодирует выбранные строки и обеспечивает вывод. Мультиплексор также может быть построен из декодера. Если 2n входных линий — каждая к логическому элементу И добавляется декодером от n до 2n, схема будет работать как мультиплексор.
Размер мультиплексора зависит от входных линий данных, равных 2n, и единственной выходной линии. Количество строк выбора будет n для мультиплексора входных строк 2n. Как и декодер, мультиплексор может также иметь разрешающую входную линию. Выходы будут отключены, если разрешающий вход находится в неактивном состоянии. Когда контакт включения находится в активном состоянии, MUX будет работать как обычно.
Существуют эффективные методы, отвечающие за логику выбора нескольких битов. Если схемы мультиплексора объединены со стандартными входами выбора, можно реализовать выбор множества битов. Для реализации этого на изображении ниже показан четырехкратный мультиплексор 2: 1.
Четырехместный MUX
Здесь схема имеет четыре мультиплексора, и это мультиплексор 2: 1. Выход Y0 можно выбрать из входа A0 или B0. Точно так же выход Y1 может быть выбран из входа A1 или B1, и он продолжается для остальной части схемы. Линии выбора S выбирают одну из линий для каждого из мультиплексоров. Для работы мультиплексоров вход разрешения должен находиться в активном состоянии.
Хотя схема имеет для работы мультиплексор 2: 1, она выглядела как схема, выбирающая любой из двух 4-битных наборов линий данных. Теперь, когда разрешение равно 0, а строка выбора также равна 0, четыре входа могут отображаться как выход. Кроме того, если s = 1, то в результате появятся входы B. Результатом будет 0, когда контакт включения установлен на 0, независимо от значения выбранных строк.
Описание и принцип работы
Мультиплексирование — это общий термин, используемый для описания операции отправки одного или нескольких аналоговых или цифровых сигналов по общей линии передачи в разное время или на разных скоростях, и как таковое устройство, которое мы используем для этого, называется мультиплексором
. Приобрести мультиплексор вы можете на Алиэкспресс:
Мультиплексор
, сокращенно «MUX» или «MPX», представляет собой комбинационную логическую схему, предназначенную для переключения одной из нескольких входных линий на одну общую выходную линию с помощью управляющего сигнала. Мультиплексоры работают как быстродействующие многопозиционные поворотные переключатели, соединяющие или контролирующие несколько входных линий, называемых «каналами», по одному за раз.
Мультиплексоры могут представлять собой либо цифровые схемы, выполненные из высокоскоростных логических элементов, используемых для переключения цифровых или двоичных данных, либо они могут быть аналоговыми типами, использующими транзисторы, полевые МОП-транзисторы или реле для переключения одного из входов напряжения или тока на один выход.
Основным типом мультиплексора является однонаправленный поворотный переключатель, как показано на рисунке.
Поворотный переключатель, также называемый пластинчатым переключателем, поскольку каждый слой переключателя известен как пластина, представляет собой механическое устройство, вход которого выбирается вращением вала. Другими словами, поворотный переключатель — это ручной переключатель, который можно использовать для выбора отдельных линий данных или сигналов, просто повернув его входы «ВКЛ» или «ВЫКЛ». Итак, как мы можем выбрать каждый ввод данных автоматически с помощью цифрового устройства.
В цифровой электронике мультиплексоры также известны как селекторы данных, поскольку они могут «выбирать» каждую входную линию и состоят из отдельных аналоговых переключателей, заключенных в единый пакет ИС, в отличие от селекторов «механического» типа, таких как обычные переключатели и реле.
Они используются в качестве одного из методов уменьшения количества логических элементов, требуемых в конструкции схемы, или когда требуется, чтобы одна линия данных или шина данных передавали два или более различных цифровых сигналов. Например, один 8-канальный мультиплексор.
Как правило, выбор каждой входной линии в мультиплексоре контролируется дополнительным набором входов, называемых линиями управления,
и в соответствии с двоичным состоянием этих управляющих входов, либо «ВЫСОКИМ», либо «НИЗКИМ», соответствующий вход данных подключается напрямую к выходу. Обычно мультиплексор имеет четное количество 2 n строк ввода данных и количество «управляющих» входов, которые соответствуют количеству входов данных.
Обратите внимание, что мультиплексоры отличаются по работе от кодеров. Кодеры могут переключать n-битный шаблон ввода на несколько выходных строк, которые представляют двоичный кодированный (BCD) выходной эквивалент активного входа
Мы можем построить простой мультиплексор 2 в 1 из базовых логических «НЕ И» элементов, как показано на рисунке.