9. Multiplexery

• Předurčení a konstrukce multiplexerů a demultiplexerů
• Realizace multiplexerů a demultiplexerů logickými obvody

---

Předurčení a konstrukce multiplexerů a demultiplexerů

Multiplexery (MUX)

Definice:

Multiplexer (MUX) je kombinační logický obvod, který umožňuje vybrat jeden z několika vstupních signálů a přenést jej na jediný výstup. Je označován také jako „datový selektor“ nebo „many-to-one“ přepínač.

Konstrukce:

• Datové vstupy: Obvykle v počtu 2ⁿ, kde nn je počet adresových (výběrových) vstupů.
• Adresové vstupy: Určují, který datový vstup bude přenesen na výstup.
• Výstup: Jeden výstupní signál.
• Blokovací (enable) vstup: Umožňuje povolit nebo zakázat činnost multiplexeru (volitelné).

Princip činnosti:

• Kombinace adresových vstupů určuje, který datový vstup je připojen na výstup.
• Multiplexery umožňují sdílení jednoho zařízení (např. A/D převodníku) více vstupy.

Použití:

• Přepínání informací mezi více zdroji a jedním výstupem.
• Převod paralelních dat na sériová (například v komunikaci po jednom vodiči)
• Realizace libovolných logických funkcí více proměnných (univerzální logický obvod).
• Optimalizace přenosových cest, snížení počtu vodičů a zvýšení efektivity systému.

---

Demultiplexery (DEMUX)

Definice:

Demultiplexer (DEMUX) je kombinační logický obvod, který umožňuje přivést jeden vstupní signál na jeden z několika výstupů podle adresových vstupů. Označuje se jako „data distributor“ nebo „one-to-many“ přepínač.

Konstrukce:

• Informační vstup: Jeden vstupní signál.
• Adresové vstupy: Určují, na který výstup bude signál přiveden.
• Výstupy: Obvykle $2^n$, kde $n$ je počet adresových vstupů.
• Blokovací vstup: (Enable) pro povolení činnosti (volitelné).

Princip činnosti:

• Podle kombinace adresových vstupů je vstupní signál přiveden na konkrétní výstup, ostatní výstupy jsou neaktivní.
• DEMUX je často využíván jako dekodér adres nebo pro rozdělení sériového signálu na více paralelních výstupů.

Použití:

• Převod sériového signálu na paralelní.
• Ovládání více zařízení jedním signálem (adresování).
• Paměťové adresování, směrování dat v číslicových systémech.

---

Realizace multiplexerů a demultiplexerů logickými obvody

Realizace multiplexeru logickými obvody

• Základní princip:     - Multiplexer lze realizovat pomocí základních logických členů (AND, OR, NOT).     - Každý datový vstup je připojen na AND člen spolu s příslušnou kombinací adresových vstupů a jejich negací.     - Výstupy AND členů jsou spojeny do jednoho OR členu, který tvoří výstup multiplexeru.

Příklad – 2:1 Multiplexer:

• Vstupy: D0, D1
• Adresový vstup: S
• Výstup: Y

S	Y
0	D0
1	D1
Logická funkce:

$$Y=\overline{S}\cdot D_0+S\cdot D_1$$

• Realizace: 2 AND členy, 1 NOT člen, 1 OR člen.

Příklad – 4:1 Multiplexer:

• Vstupy: I0, I1, I2, I3
• Adresové vstupy: S1, S0
• Výstup: Y

S1	S0	Y
0	0	I0
0	1	I1
1	0	I2
1	1	I3
Logická funkce:

$$Y=\overline{S_1}\cdot \overline{S_0}\cdot I_0+\overline{S_1}\cdot S_0\cdot I_1+S_1\cdot \overline{S_0}\cdot I_2+S_1\cdot S_0\cdot I_3$$

• Realizace: 4 AND členy, 2 NOT členy, 1 OR člen.

---

Realizace demultiplexeru logickými obvody

• Základní princip:     - Demultiplexer je tvořen AND členy, každý výstup je aktivní pouze při určité kombinaci adresových vstupů.     - Vstupní signál je přiveden na všechny AND členy, ale na výstup se dostane jen tam, kde jsou adresové vstupy ve správné kombinaci.

Příklad – 1:2 Demultiplexer:

• Vstup: D
• Adresový vstup: A
• Výstupy: Y0, Y1

A	Y0	Y1
0	D	0
1	0	D

Logické funkce:

$$Y_0=\overline{A}\cdot D$$ $$Y_1=A\cdot D$$

• Realizace: 2 AND členy, 1 NOT člen.

Příklad – 1:4 Demultiplexer:

• Vstup: D
• Adresové vstupy: S1, S0
• Výstupy: Y0, Y1, Y2, Y3

S1	S0	Y0	Y1	Y2	Y3
0	0	D	0	0	0
0	1	0	D	0	0
1	0	0	0	D	0
1	1	0	0	0	D

Logické funkce:

$$Y_0=\overline{S_1}\cdot \overline{S_0}\cdot D$$ $$Y_1=\overline{S_1}\cdot S_0\cdot D$$ $$Y_2=S_1\cdot \overline{S_0}\cdot D$$ $$Y_3=S_1\cdot S_0\cdot D$$

• Realizace: 4 AND členy, 2 NOT členy.

---

Rozdíly

Vlastnost	Multiplexer (MUX)	Demultiplexer (DEMUX)
Funkce	Výběr jednoho vstupu na výstup	Přepnutí vstupu na jeden z výstupů
Vstupy	$2^n$ datových, $n$ adresových	1 datový, $n$ adresových
Výstupy	1	$2^n$
Princip	Many-to-one	One-to-many
Použití	Přepínání, generování funkcí, TDM	Rozdělení signálu, adresování
Realizace	AND, OR, NOT členy	AND, NOT členy