- マルチプレクサの定義と概要
- 運用と分析
- MUXを使用したブール関数の実装
- デマックス
- MUX-DEMUXの適用
定義：
デジタルマルチプレクサは、複数の入力を受け取り、選択した単一のデータを出力するデバイスです。 加算器と減算器のように、マルチプレクサも組み合わせデバイスです。
また、いくつかの入力の2つを選択し、制御信号または選択ラインを使用して出力に送信するため、データセレクターとしても識別されます。 一般的なMUXにXNUMXnの入力ラインがある場合、nの選択ラインがあります。 選択ラインのビットの組み合わせによって、生成される出力が決まります。
2：1 MUX 定義:
2：1 MUXは、マルチプレクサに0つの入力と0つの出力があることを意味します。 また、Sとして1つの選択ラインがあります。S= 1の場合、上部ANDゲートがオンでIXNUMXがo / pに表示され、S = XNUMXの場合、下部ANDゲートがオンでIXNUMXがo /に表示されます。 p。 MUXは、使用可能なXNUMXつの入力からXNUMXつを選択するスイッチのように機能します。
4：1 MUX 定義:
4：1 MUXは、マルチプレクサに0つの入力ラインと1つの出力ラインがあることを意味します。 SXNUMXとSXNUMXのXNUMXつの選択ラインがあります。 出力を生成するためのいくつかのANDゲートがあります。 選択ラインは、対応するANDゲートに接続されています。 ANDゲートの結果は、単一のORゲートに接続されます。
選択ラインがバイナリコードを10、つまりS1 = 1およびS0 = 0として与える場合、入力I2に接続されたANDゲートには値1に等しい2つの入力があり、最後の2つはIXNUMXに接続されます。 他のXNUMXつのANDゲートには、少なくともXNUMXつの入力がゼロに等しく、これに応じて出力がゼロに等しくなります。 ここで、そして今、ORゲートの結果はIXNUMXの値に類似しており、指定された入力が結果を見ているように見えるようにします。
運用と分析
マルチプレクサはデコーダと非常によく似ています。 ANDゲートとNOTゲートは、デコーダとマルチプレクサの間に類似性をもたらします。 一方、MUXは選択されたラインを真にデコードし、出力を提供します。 マルチプレクサは、デコーダから構築することもできます。 2n入力ライン–それぞれのANDゲートにnから2nのデコーダーを追加すると、回路はマルチプレクサーとして機能します。
マルチプレクサのサイズは、2nのデータ入力ラインと単一の出力ラインによって異なります。 2n入力ラインマルチプレクサの場合、選択ラインの数はnになります。 デコーダのように、マルチプレクサにもイネーブル入力ラインがあります。 イネーブル入力が非アクティブ状態の場合、出力は無効になります。 イネーブルピンがアクティブ状態の場合、MUXは通常どおり機能します。
複数ビットの選択ロジックを担当する効率的な手法があります。 マルチプレクサ回路を標準の選択入力と組み合わせると、多数のビット選択を実装できます。 これを実装するために、2つの1：XNUMXマルチプレクサを次の画像に示します。
ここで、回路には2つのマルチプレクサがあり、それらは1：0マルチプレクサです。 出力Y0は、入力A0またはB1から選択できます。 同様に、Y1の出力は入力A1またはBXNUMXから選択でき、回路の残りの部分まで継続します。 選択ラインＳは、各マルチプレクサのラインの１つを選択する。 マルチプレクサを動作させるには、イネーブル入力がアクティブ状態である必要があります。
この回路には動作用の2：1マルチプレクサがありますが、4つの0ビットセットのデータラインのいずれかを選択する回路のように見えました。 これで、イネーブルが0で、選択ラインも1の場合、0つの入力が出力として表示されます。 また、s = 0の場合、B入力が結果に表示されます。 イネーブルピンがXNUMXに設定されている場合、選択ラインの値に関係なく、結果はXNUMXになります。
MUXを使用したブール関数の実装
ブール関数は、マルチプレクサを使用して実装することもできます。 関数の最小項は、選択ラインに接続された回路を備えたマルチプレクサで生成できます。 データ入力は、個別の最小項を選択できます。 これは、2nおよびn個の選択ラインの入力データラインのマルチプレクサに対してn個の変数関数の実装が可能である方法です。 入力データラインは、各最小項に使用されます。
ブール式を実装するためのより効率的な方法も利用できます。 n個の変数の関数は、n-1本のラインを持つマルチプレクサを使用して実装できます。 最初のn-1変数は選択入力として使用されます。 操作の残りの変数は、データ入力に使用されます。 各データ入力が残りの変数を示す場合、マルチプレクサはa、a '、1、または0になります。
ブール代数の例をとることができます。
F（a、b、c）= ∑（1、2、3、4）
以下に示すように、4つの変数の機能は1：XNUMXMUXで実装できます。
1つの変数aとbは、特定の順序で選択行に適用されます。 aはS0入力に接続され、bはS00入力にリンクされています。 関数の真理値表は、MUXの入力ラインの値を決定します。 ab = 0の場合、出力Fはcに等しくなります。c= 0の場合はF = 1、c = 1の場合はF = 0です。データ入力XNUMXには、変数cの入力が必要です。
マルチプレクサは特定の方法で機能します。 abの値がゼロの場合、データ入力0が出力に表示されます。 したがって、出力はcに等しくなります。 データライン1、2、3も入力が必要であり、同様に決定できます。 入力は関数Fから導出され、入力はab = 01、10、11です。この説明により、データラインの入力を見つけることができます。
この例は、n –1個の選択ラインと2n-1個のデータラインを備えたマルチプレクサを使用してn個の変数で構成されるブール関数を実装するための一般的な手順を示しています。 ブール関数の真理値表について最初に説明します。 指定されたプロセスの主要なn-1変数は、MUXの選択入力に適用されます。 出力は、選択行のすべての組み合わせに対する最後の変数の関数として計算されます。 プロセスには特定の値のセットがあります。 関数の値は、0または1、あるいは変数または変数の補集合にすることができます。
ここで、より重要なブール関数の例を見てみましょう。
F（A、B、C、D）= ∑（1、3、5、7、9、11、13、15）
マルチプレクサは、8つの選択ラインと1つの入力ライン（基本的にXNUMX：XNUMX MUX）を使用してこのブール関数を実装できます。 MUXは画像に示されています。
ここで、Aである最初の変数を選択ラインS2に接続して、BとCの対応する選択ラインがS1とS0になるようにする必要があります。 関数の真理値表は、前述のように描かれています。 MUXの入力ラインの値は、その真理値表から計算されます。 データ行番号は、変数ABCのバイナリの組み合わせによって決定されます。
ABC = 101の場合、FはDになります。これから、データ入力ライン5は入力をDとして受け取ると計算できます。ロジック0とロジック1は0つの固定値です。 ロジック1はロジックローまたはグランドと同等であることを意味し、ロジックXNUMXはロジックハイまたは入力電力信号を意味します。
XNUMXつのステートゲート
マルチプレクサの構築は、スリーステートゲートを使用して可能です。 0つの状態ゲートは、1つの状態で動作できるデジタル回路です。 これらのXNUMXつの状態のうちXNUMXつは、従来はXNUMXとXNUMXであり、XNUMX番目の状態は高インピーダンス状態として知られています。 高インピーダンス状態では、論理手順は開回路のように実行されます。 XNUMXつのステートゲートは、NOTやNORなどのすべてのタイプの論理演算を実行できます。 スリーステートゲートの最も一般的な使用法は、バッファゲートとしてです。
前述のように、マルチプレクサはスリーステートバッファを使用して構築できます。 以下の画像は、2つのスリーステートバッファとNOTゲートを備えた1：1マルチプレクサの実装を示しています。 XNUMXつの出力は、単一の結果を提供するために接続されています。 選択ラインの値がゼロの場合、上のパッドがアクティブになり、下のパッドが無効になります。 Aが出力に表示され、選択入力がXNUMXの場合、逆になり、結果にBが表示されます。
デマックス
DEMUXまたはデマルチプレクサは、マルチプレクサの反対を行うデジタルデバイスです。 それは単一の入力を取り、選択されたラインの助けを借りて複数の出力を提供します。 DEMUXにn個の選択ラインがある場合、生産数は2nになります。 4：1DEMUXの図を以下に示します。
MUX＆DEMUX アプリケーション：
MUXとDEMUXは、今日のデジタル時代において重要です。 それらのアプリケーションのいくつかは–
- 通信システム：MUXとDEMUXは、通信システムの分野で最も広範なアプリケーションを備えています。 MUXを使用すると、オーディオやビデオ、画像、音声録音など、さまざまな種類のデータを単一の伝送チャネルに多重化して送信できます。 これにより、システムの効率が向上します。
- 電話システム：電話ネットワークにはMUXとDEMUXの両方が必要です。 のような技術–周波数分割 多重化 （FDM）、時分割多重（TDM）、符号分割多重アクセス（CDMA）などは、MUXとDEMUXのためにのみ可能です。
- MUXおよびDEMUXは、組み合わせ回路や他の多くのデジタルデバイスの論理ゲートでも使用されます。
