logo

TechCodeview

Multipleksere i digital logikk

I denne artikkelen vil vi gå gjennom multiplekseren, vi vil først definere hva som er en multiplekser, deretter vil vi gå gjennom typene som er 2×1 og 4×1, deretter vil vi gå gjennom implementeringen av 2×1 mux og høyere mux med lavere orden mux, Til slutt vil vi avslutte artikkelen vår med noen applikasjoner, fordeler og noen vanlige spørsmål.

Innholdsfortegnelse




Hva er multipleksere?

En multiplekser er en kombinasjonskrets som har mange datainnganger og en enkelt utgang, avhengig av kontroll eller utvalgsinnganger. For N inngangslinjer kreves log2(N) utvalgslinjer, eller tilsvarende, for2^ninndatalinjer, n utvalgslinjer er nødvendig. Multipleksere er også kjent som N-til-1-velgere, parallell-til-serie-omformere, mange-til-en-kretser og universelle logiske kretser. De brukes hovedsakelig til å øke mengden data som kan sendes over et nettverk innen en viss tid og båndbredde .

Multiplekser



Typer Mux

Mux kan være av forskjellige typer basert på input, men i denne artikkelen vil vi gå gjennom to hovedtyper av mux som er

  • 2×1 Mux
  • 4×1 Mux

2×1 multiplekser

2×1 er en grunnleggende krets som også er kjent 2-til-1 multiplekser som brukes til å velge en signal fra to innganger og overfører det til utgangen. 2×1 mux har to inngangslinjer, en utgangslinje og en enkelt valglinje. Den har forskjellige applikasjoner i digitale systemer som i mikroprosessor den brukes til å velge mellom to forskjellige datakilder eller mellom to forskjellige instruksjoner.

Blokkdiagram av 2:1 multiplekser med sannhetstabell

Nedenfor er blokkdiagrammet og sannhetstabellen for 2:1 Mux. I dette blokkdiagrammet hvor I0 og I1 er inngangslinjene, Y er utgangslinjen og S0 er en enkelt valgt linje.



2-1-Multiplekser

Blokkdiagram av 2:1 multiplekser med sannhetstabell

Utgangen til 2×1 Mux vil avhenge av valglinjen S0,

  • Når S er 0(lav), velges I0
  • når S0 er 1(Høy), er I1 valgt

Logisk uttrykk for 2×1 Mux

Ved å bruke sannhetstabellen kan det logiske uttrykket for Mux bestemmes som

Y=overline{S_0}.I_0+S_0.I_1

Kretsdiagram av 2×1 multipleksere

Ved å bruke sannhetstabellen krets diagram kan gis som


Kretsdiagram av 2×1 Mux


4×1 multiplekser

4×1-multiplekseren som også er kjent som 4-til-1-multiplekseren. Det er en multiplekser som har 4 innganger og en enkelt utgang. Utgangen velges som en av de 4 inngangene som er basert på valginngangene. Antallet utvalgslinjer vil avhenge av nummeret på inngangen som bestemmes av ligningenlog_2n,I 4×1 Mux kan valglinjene bestemmes somlog_4=2,slo to valg er nødvendig.

Blokkdiagram av 4×1 multiplekser

I det gitte blokkdiagrammet er I0, I1, I2 og I3 de 4 inngangene og Y er enkeltutgangen som er basert på Select-linjene S0 og S1.




Utgangen til multiplekseren bestemmes av den binære verdien til utvalgslinjene

  • Når S1S0=00, velges inngang I0.
  • Når S1S0=01, er inngangen I1 valgt.
  • Når S1S0=10, velges inngang I2.
  • Når S1S0=11, velges inngang I3.

Sannhetstabell for 4×1 multiplekser

Nedenfor er gitt Sannhetstabell av 4×1 multiplekser

java kast unntak


Kretsdiagram av 4×1 multipleksere

Ved å bruke sannhetstabell kan kretsskjemaet gis som




Multiplekser kan fungere som universell kombinasjonskrets. Alle standard logiske porter kan implementeres med multipleksere.

Implementering av forskjellige porter med 2:1 Mux

Nedenfor er implementeringen av forskjellig port ved bruk av 2:1 Mux

Implementering av NOT-port ved bruk av 2 : 1 Mux

Not-porten fra 2:1 Mux kan fås ved

  • Koble inngangssignalet til en av datainngangslinjene (I0).
  • Koble deretter en linje (0 eller 1) til den andre datainngangslinjen (I1)
  • Koble til samme inngangslinje Velg linje S0 som er koblet til D0.

Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av IKKE port ved bruk av 2:1 Mux

Implementering av OG-port ved bruk av 2 : 1 Mux

And-porten fra 2:1 Mux kan fås ved

  • Koble inngang Y til I1.
  • Koble inngangen X til valglinjen S0.
  • Koble en linje(0) til I0.

Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av OG port ved bruk av 2:1 Mux

Lysboks

For mer om Implementering av OG-port ved bruk av 2 : 1 Mux

Implementering av OR-port ved bruk av 2 : 1 Mux

OR-porten fra 2:1 Mux kan fås ved

  • Koble inngang X til valglinjen S0.
  • Koble inngang Y til I1.
  • Koble Linje(1) til I1.


Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av ELLER port ved bruk av 2:1 Mux


Implementering av NAND, NOR, XOR og XNOR porter krever to 2:1 Mux. Første multiplekser vil fungere som IKKE-port som vil gi komplementert inngang til den andre multiplekseren.

Implementering av NAND-port ved bruk av 2 : 1 Mux

NAND-porten fra 2:1 Mux kan fås ved

  • I første mux ta innganger og 1 og 0 og y som valglinje.
  • I Second MUX er utgangen fra mux koblet til I1.
  • linje(1) er gitt til I0.
  • x er gitt som valglinje for den andre Mux.


Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av NAND-port ved bruk av 2:1 Mux


For mer om Implementering av NAND-port ved bruk av 2 : 1 Mux

Implementering av NOR-port ved bruk av 2 : 1 Mux

Nor-porten fra 2:1 Mux kan skaffes ved

java escape karakter
  • I første mux ta innganger og 1 og 0 og y som valglinje.
  • I Second MUX er utgangen fra mux koblet til I0.
  • linje(0) er gitt til I1.
  • x er gitt som valglinje for den andre Mux.


Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av NOR gate ved bruk av 2:1 Mux


For mer om Implementering av NOR-port ved bruk av 2 : 1 Mux

Implementering av EX-OR gate ved bruk av 2 : 1 Mux

Nor-porten fra 2:1 Mux kan skaffes ved

  • I første mux ta innganger og 1 og 0 og y som valglinje.
  • I Second MUX er utgangen fra mux koblet til I1.
  • y er gitt til I0.
  • x er gitt som valglinje for den andre Mux.


Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av EX-OR-port ved bruk av 2:1 Mux


Implementering av EX-NOR gate ved bruk av 2 : 1 Mux

Nedenfor er diagrammet for den logiske representasjonen av EX-OR-port ved bruk av 2:1 Mux


Nor-porten fra 2:1 Mux kan skaffes ved

  • I første mux ta innganger og 1 og 0 og y som valglinje.
  • I Second MUX er utgangen fra mux koblet til I0.
  • y er gitt til I1.
  • x er gitt som valglinje for den andre Mux.

Implementering av Higher Order MUX ved bruk av Lower Order MUX

Nedenfor er implementeringen av Higher Order MUX ved bruk av Lower Order MUX

4 : 1 MUX med 2 : 1 MUX

Tre 2:1 MUX kreves for å implementere 4:1 MUX.

Lysboks


På samme måte,

Mens en 8:1 MUX krever syv (7) 2:1 MUXer, krever en 16:1 MUX femten (15) 2:1 MUXer, og en 64:1 MUX krever seksti-tre (63) 2:1 MUXer. Derfor kan vi trekke den konklusjon at en2^n:1MUX krever(2^n-1) 2:1 MUXes.

16 : 1 MUX med 4 : 1 MUX

Nedenfor er det logiske diagrammet for 16:1 Mux ved bruk av 4:1 Mux




Generelt, for å implementere B : 1 MUX ved å bruke A : 1 MUX , brukes én formel for å implementere den samme.
B/A = K1,
K1/A = K2,
K2/A = K3

KN-1/ A = KN= 1 (til vi får 1 antall MUX).

Og legg deretter til alle tallene til MUXer = K1 + K2 + K3 + …. + KN.
For å implementere 64 : 1 MUX ved å bruke 4 : 1 MUX
Ved å bruke formelen ovenfor kan vi oppnå det samme.
64/4 = 16
16/4 = 4
4 / 4 = 1 (til vi får 1 antall MUX)
Derfor kreves det totalt antall 4 : 1 MUX for å implementere 64 : 1 MUX = 16 + 4 + 1 = 21.

f (A, B, C) =sum( 1, 2, 3, 5, 6 ) med don't care (7)

ved å bruke A og B som utvalgslinjer for 4 : 1 MUX,

AB som velg: Hvis du utvider mintermene til dens boolske form og vil se 0- eller 1-verdien på Cth plass, slik at de kan plasseres på den måten.





AC som velg : Utvider mintermene til dens boolske form og vil se 0- eller 1-verdien på Bth plass slik at de kan plasseres på den måten.





BC som utvalg : Utvide minterms til sin boolske form og vil se 0- eller 1-verdien i Athplass slik at de kan plasseres på den måten.


Fordeler og ulemper med MUX

Nedenfor er fordelene og ulempene med MUX

Fordeler med MUX

Nedenfor er fordelene med MUX

  • Effektivitet : Mux har god effektivitet ved å dirigere flere inngangssignaler til et enkelt utsignal basert på kontrollsignaler.
  • Optimalisering : Mux hjelper til med å spare ressurser som ledninger, pinner og integrert krets (IC).
  • Ulik implementering: Mux kan brukes til å implementere forskjellige digitale logiske funksjoner som OG,ELLER osv.
  • Fleksibilitet: Mux kan enkelt konfigureres i henhold til kravene og imøtekomme forskjellige datakilder, noe som forbedrer systemets allsidighet.

Ulemper med MUX

Nedenfor er ulempene med MUX

  • Begrenset antall datakilder: Antallet input som kan tas av en multiplekser er begrenset av antall kontrolllinjer, noe som kan forårsake begrensninger i visse applikasjoner.
  • Forsinkelse: Multipleksere kan ha en viss forsinkelse i signalbanen, noe som kan ha innvirkning på ytelsen til kretsen.
  • Kompleks kontrollrasjonale: Kontrolllogikken for multipleksere kan være kompleks, spesielt for større multipleksere med et stort antall innganger.
  • Strømutnyttelse: Multipleksere kan bruke mer strøm sammenlignet med andre enkle l ogisk port , spesielt når de har et stort antall innganger.

Applikasjoner av MUX

Nedenfor er applikasjonene til MUX

  • Dataruting : Mux brukes til dataruting i det digitale systemet hvor de velger en av de flere datalinjene og omdirigerer den til utgangen.
  • Datavalg : Mux brukes til datavalg der de velger datakilde i henhold til utvalgslinjene.
  • Analog-til-digital konvertering : Mux brukes i ADC for å velge forskjellige analoge inngangskanaler.
  • Adresseavkoding : Mux brukes i Mikroprosessorer eller minne for adressedekoding.
  • Implementering av logisk funksjon : Muxes kan brukes til å implementere ulike logiske funksjoner.


Konklusjon

I denne artikkelen har vi gått gjennom MUX, vi har sett forskjellige typer Mux som er 2×1 og 4×1 Mux, vi har gått gjennom implementeringen av 2×1 mux og høyere mux med lavere ordens mux. Vi har også gått gjennom dens fordeler, ulemper og applikasjoner i korte trekk.

hva er et grensesnitt


Multipleksere i digital logikk – vanlige spørsmål

Hvorfor anses kontrolllogikken for multipleksere som kompleks?

Mux kan være kompleks spesielt for større multipleksere på grunn av kontrollsignalene som velger innganger basert på applikasjonskravene.

Hva er de forskjellige typene multiplekserarkitekturer?

Mux-arkitekturer endres på faktorer som totalt antall innganger, antall utvalgslinjer og logikken som brukes for inngangsvalg.

Hvordan brukes multipleksere digitale signalbehandlingsapplikasjoner (DSP)?

I DSP-applikasjoner brukes multipleksere for signalruting, valg og prosessering.