Çoklayıcı devresi ve nasıl çalıştığı

Terimi, Multiplexer ayrıca “olarak adlandırılan MUX ” ya da “ MPX ” mevcut olan birçok girişlerden bir çıkış seçimi ile ilgilidir. Profesör Shankar Balachandran (IIT-M) çoklamayı, çok sayıda bilgi birimini az sayıda kanal veya hat üzerinden iletme yöntemi olarak açıklar ve bir Dijital Çoklayıcı, birçok giriş hattından birinden ikili bilgiyi seçen bir kombinasyonel Mantık devresidir ve tek bir çıktı satırına yönlendirir.

Bu yazıda, bu Çoklayıcıların nasıl çalıştığını, projemiz için nasıl tasarlanacağını öğreneceğiz ve ayrıca Donanım üzerindeki çalışmayı kontrol etmek için bir breadboard üzerinde pratik bir örnek deneyeceğiz.

Çoklayıcıların Temelleri:

Çoklayıcıları anlamanın en iyi yolu, aşağıda gösterildiği gibi çok konumlu tek bir kutba bakmaktır. Burada anahtarın birden fazla girişi D0, D1, D2 ve D3 vardır, ancak yalnızca bir Çıkış (Çıkış) pini vardır. Kontrol düğmesi, mevcut dört veriden birini seçmek için kullanılır ve bu veriler çıktı tarafına yansıtılacaktır. Bu şekilde kullanıcı, mevcut birçok sinyal arasından gerekli sinyali seçebilir.

Bu, mekanik bir Çoklayıcının açık bir örneğidir. Ancak, yüksek hızlı anahtarlama ve veri aktarımlarını içeren elektronik devrede, dijital devreleri kullanarak gerekli girişi çok hızlı seçebilmeliyiz. Kontrol sinyalleri (S1 ve S0) tam olarak aynı şeyi yapar, kendilerine sağlanan sinyale bağlı olarak birçok mevcut olanın bir girişini seçerler. Dolayısıyla, herhangi bir Çoklayıcıdaki üç temel ve çıplak minimum terim, Giriş Giriş Pimleri, Çıkış Pimi ve Kontrol Sinyali olacaktır.

Giriş Pinleri: Bunlar, seçilmesi gereken mevcut sinyal pinleridir. Bu sinyaller, bir dijital sinyal veya bir analog sinyal olabilir.

Çıkış Pimi: Bir çoklayıcı her zaman yalnızca bir çıkış pinine sahip olacaktır. Seçilen giriş pini sinyali, çıkış pini tarafından sağlanacaktır.

Kontrol / Seçim Pimi: Kontrol Pimleri, giriş pini sinyalini seçmek için kullanılır. Bir Çoklayıcı üzerindeki Kontrol pinlerinin sayısı giriş pinlerinin sayısına bağlıdır. Örneğin 4 girişli bir çoklayıcıda 2 sinyal pini olacaktır.

Anlamak amacıyla, yukarıda gösterilen 4 girişli bir çoklayıcıyı düşünelim. Kullanılabilir dört giriş hattından birini seçebileceğimiz iki kontrol sinyaline sahiptir. Aşağıdaki doğruluk Tablosu, gerekli Giriş pinini seçmek için Kontrol pinlerinin (S0 ve S1) durumunu gösterir.

Şimdi, Çoklayıcıların temelini anladığımıza göre, uygulama devrelerinde en sık kullanılan 2 Girişli Çoklayıcılara ve 4 Girişli Çoklayıcılara bir göz atalım.

2 Girişli Çoklayıcılar:

Adından da anlaşılacağı gibi 2 Girişli Çoklayıcılar için 2 Giriş hattı ve bir Çıkış Hattımız olacak. Ayrıca, mevcut iki Giriş pini arasında seçim yapmak için yalnızca bir Kontrol pini olacaktır. 2: 1 Çoklayıcının grafik temsili aşağıda gösterilmiştir.

Burada giriş pinleri D0 ve D1, Çıkış pinleri ise out olarak adlandırılır. Kullanıcı, Kontrol Pini S0'ı kullanarak D0 veya D1 olan girişlerden birini seçebilir. S0 düşük tutulursa (mantık 0), o zaman D0 Girişi çıkış pinine yansıtılır ve eğer S0 Girişi yüksek tutulursa (mantık 1) o zaman D1 girişi çıkış pinine yansıtılır. Aynı şeyi temsil eden doğruluk tablosu aşağıda gösterilmiştir.

Yukarıdaki tablodan da görebileceğiniz gibi, kontrol sinyali S0 0 olduğunda Çıkış, D0'ın sinyal değerlerini yansıtır (mavi ile vurgulanır) ve benzer şekilde kontrol sinyali S0 1 olduğunda Çıkış, D1'in sinyal değerlerini yansıtır (kırmızı ile vurgulanır)). Doğrudan paketten çoklayıcı olarak çalışacak birkaç adanmış IC paketi var, ancak kombinasyonel mantık tasarımlarını anlamaya çalıştığımız için, yukarıdaki 2-girişli çoklayıcıyı mantık kapılarını kullanarak oluşturalım. Aynısı için Mantık devre şeması aşağıda gösterilmiştir.

Mantık diyagramı yalnızca NAND kapılarını kullanır ve bu nedenle bir performans panosuna veya hatta bir devre tahtasına kolayca inşa edilebilir. Mantık diyagramı için Boole ifadesi şu şekilde verilebilir:

Çıkış = S ₀ '.D ₀ '.D ₁ + S ₀ '.D ₀.D ₁ + S ₀.D ₀.D ₁ ' + S ₀.D ₀.D ₁

Bu Boole ifadesini, ortak terimleri iptal ederek daha da basitleştirebiliriz, böylece mantık diyagramı çok daha basit ve kolay oluşturulur. Basitleştirilmiş Boole ifadesi aşağıda verilmiştir.

Çıkış = S ₀ '.D ₀ + S ₀.D ₁

Yüksek Dereceli Çoklayıcılar (4: 1 Çoklayıcı):

2: 1 Multiplexer'ın çalışmasını anladıktan sonra, 4: 1 Multiplexer'ı da anlamak kolay olacaktır. Sadece 4 giriş pini ve iki kontrol hattı ile 1 çıkış pini olacaktır. Bu iki kontrol hattı 4 farklı kombinasyonel mantık sinyali oluşturabilir ve her sinyal için belirli bir giriş seçilecektir.

Herhangi bir Çoklayıcı için kontrol çizgilerinin sayısı aşağıdaki formüller kullanılarak bulunabilir

2 ^{Kontrol hattı} sayısı = Giriş satırlarının sayısı

Yani, örneğin 2: 1 Çoklayıcı 1 kontrol hattına sahip olacaktır çünkü 2 ¹ = 2 ve 4: 1 Çoklayıcı 2 kontrol hattına sahip olacaktır çünkü 2 ² = 4. Benzer şekilde herhangi bir yüksek dereceli Çoklayıcı için hesaplama yapabilirsiniz.

Ayrıca, 8: 1 Çoklayıcı gibi daha yüksek seviyeli MUX oluşturmak için 2: 1 ve 4: 1 MUX gibi daha düşük dereceli çoklayıcılarla birleştirmek de yaygındır. Şimdi, örneğin 2: 1 Çoklayıcı kullanarak 4: 1 Çoklayıcı uygulamayı deneyelim. 2: 1 MUX kullanarak 4: 1 MUX oluşturmak için, üç 2: 1 MUX'u bir araya getirmemiz gerekecek.

Sonuç bize 4 Giriş pini, 2 Kontrol / Seçim Pini ve bir çıkış pini vermelidir. İlk iki MUX'u elde etmek için paralel olarak bağlanır ve sonra bu ikisinin çıkışı aşağıda gösterildiği gibi ^3. MUX'a giriş olarak beslenir.

İlk iki MUX'un kontrol / seçme hattı tek bir hat (S ₀) oluşturmak için birbirine bağlanır ve ardından ^3. MUX'un kontrol hattı ikinci kontrol / seçme sinyali olarak kullanılır. Böylece nihayet dört girişli (W0, W1, W2 ve W3) ve yalnızca bir çıkışlı (f) bir çoklayıcı elde ederiz. 4 doğruluk tablosu: 1 Multiplexer aşağıda gösterilmiştir.

Yukarıdaki tabloda görebileceğiniz gibi, Kontrol sinyal pinlerine (S0 ve S1) sağlanan her bir değer seti için, çıkış pinimizdeki giriş pinlerinden farklı bir Çıkış elde ederiz. Bu şekilde, çalışmak için mevcut dört giriş pininden birini seçmek için MUX'u kullanabiliriz. Normalde bu Kontrol pinleri (S0 ve S1) bir dijital devre kullanılarak otomatik olarak kontrol edilecektir. MUX olarak hareket edebilen ve işi bizim için kolaylaştıran belirli özel IC vardır, bu yüzden onlara bir göz atalım.

IC 4052 kullanarak Multiplexer'ın Pratik Uygulaması:

Öğrendiğimiz teori daha mantıklı olacak şekilde, bir şeyleri pratik olarak inşa etmek ve doğrulamak her zaman ilginçtir. Öyleyse 4: 1 Çoklayıcı yapalım ve nasıl çalıştığını kontrol edelim. Burada kullandığımız IC, içinde iki adet 4: 1 Çoklayıcı bulunan MC14052B'dir. IC'nin pinleri aşağıda gösterilmiştir

Burada X0, X1, X2 ve X3 pinleri dört giriş pinidir ve X pinine karşılık gelen çıkış pinidir. Kontrol pinleri A ve B, çıkış pinine gerekli girişi seçmek için kullanılır. Vdd pini (pim 16) + 5V olan besleme voltajına bağlanmalı ve Vss ve Vee pini topraklanmalıdır. Vee pini, aktif bir düşük pin olan etkinleştirmek içindir, bu yüzden bu IC'yi etkinleştirmek için onu topraklamamız gerekir. MC14052 bir Analog Çoklayıcıdır, yani giriş pinleri değişken voltajla da beslenebilir ve aynısı çıkış pinlerinden elde edilebilir. Aşağıdaki GIF resmi, sağlanan kontrol sinyallerine bağlı olarak IC'nin değişken giriş voltajını nasıl çıkardığını gösterir. Giriş pinleri, verilen kontrol sinyaline göre Çıkış pininde de elde edilen 1.5V, 2.7V, 3.3V ve 4.8V voltajına sahiptir.

Bu devreyi bir breadboard üzerine de monte edebilir ve çalışıp çalışmadıklarını kontrol edebiliriz. Bunu yapmak için, kontrol pinleri A ve B için girişler olan iki buton kullandım ve 12, 14, 15 ve 11 pinleri için değişken voltajlar sağlamak için bir dizi potansiyel bölücü kombinasyonu kullandım. 13 çıkış pini bir LED. LED'e sağlanan değişken voltajlar, kontrol sinyallerine göre parlaklığı değiştirmesini sağlayacaktır. Devre bir kez inşa edildiğinde aşağıdaki gibi görünecek

Devrenin tam çalışma Video da bu sayfanın alt kısmında bulunabilir. Umarım Çoklayıcıların çalışmasını anlamışsınızdır ve projelerinizde nerede kullanacağınızı biliyorsunuzdur. Herhangi bir düşünceniz veya şüpheniz varsa, bunları aşağıdaki yorum bölümünde bırakın ve onlara cevap vermek için elimden geleni yapacağım. Teknik şüphelerinizi çözmek ve bilginizi bu topluluğun diğer üyeleri arasında paylaşmak için forumları da kullanabilirsiniz.