En electrónica , un multiplexor (o mux ; escrito a veces como multiplexor ), también conocido como selector de datos , es un dispositivo que selecciona entre varias señales de entrada analógicas o digitales y envía la entrada seleccionada a una sola línea de salida. [1] La selección está dirigida por un conjunto separado de entradas digitales conocidas como líneas de selección. Un multiplexor de entradas tiene seleccionar líneas, que se utilizan para seleccionar qué línea de entrada enviar a la salida. [2]
Un multiplexor permite que varias señales de entrada compartan un dispositivo o recurso, por ejemplo, un convertidor de analógico a digital o un medio de transmisión de comunicaciones , en lugar de tener un dispositivo por señal de entrada. Los multiplexores también se pueden utilizar para implementar funciones booleanas de múltiples variables.
Por el contrario, un demultiplexor (o demux ) es un dispositivo que toma una sola entrada y selecciona señales de la salida del mux compatible , que está conectado a la entrada única, y una línea de selección compartida. A menudo se utiliza un multiplexor con un demultiplexor complementario en el extremo receptor. [1]
Un multiplexor electrónico se puede considerar como un conmutador de entrada única y salida única , y un demultiplexor como un conmutador de salida única y entrada única . [3] El símbolo esquemático de un multiplexor es un trapezoide isósceles con el lado paralelo más largo que contiene los pines de entrada y el lado paralelo corto que contiene el pin de salida. [4] El esquema de la derecha muestra un multiplexor 2 a 1 a la izquierda y un interruptor equivalente a la derecha. La cable conecta la entrada deseada a la salida.
Aplicaciones
Un uso de los multiplexores es economizar conexiones en un solo canal, conectando la salida única del multiplexor a la entrada única del demultiplexor. La imagen de la derecha demuestra este beneficio. En este caso, el costo de implementar canales separados para cada fuente de datos es mayor que el costo y el inconveniente de proporcionar las funciones de multiplexación / demultiplexación.
En el extremo receptor del enlace de datos, generalmente se requiere un demultiplexor complementario para dividir el flujo de datos único en los flujos originales. En algunos casos, el sistema del extremo lejano puede tener una funcionalidad mayor que un demultiplexor simple; y aunque la demultiplexación todavía se produce técnicamente, es posible que nunca se implemente de forma discreta. Este sería el caso cuando, por ejemplo, un multiplexor da servicio a varios usuarios de la red IP ; y luego se alimenta directamente a un enrutador , que lee inmediatamente el contenido de todo el enlace en su procesador de enrutamiento ; y luego realiza la demultiplexación en memoria desde donde se convertirá directamente en secciones IP.
A menudo, un multiplexor y un demultiplexor se combinan en una sola pieza de equipo, que simplemente se denomina multiplexor . Ambos elementos del circuito son necesarios en ambos extremos de un enlace de transmisión porque la mayoría de los sistemas de comunicaciones transmiten en ambas direcciones .
En el diseño de circuitos analógicos , un multiplexor es un tipo especial de interruptor analógico que conecta una señal seleccionada de varias entradas a una sola salida.
Multiplexores digitales
En el diseño de circuitos digitales , los cables selectores son de valor digital. En el caso de un multiplexor 2 a 1, un valor lógico de 0 conectaría a la salida, mientras que un valor lógico de 1 se conectaría a la salida. En multiplexores más grandes, el número de pines selectores es igual a dónde es el número de entradas.
Por ejemplo, de 9 a 16 entradas requerirían no menos de 4 pines selectores y de 17 a 32 entradas requerirían no menos de 5 pines selectores. El valor binario expresado en estos pines selectores determina el pin de entrada seleccionado.
Un multiplexor 2 a 1 tiene una ecuación booleana donde y son las dos entradas, es la entrada del selector, y es la salida:
Que se puede expresar como una tabla de verdad :
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 |
O, en una notación más simple:
0 | A |
1 | B |
Estas tablas muestran que cuando luego pero cuando luego . Una realización sencilla de este multiplexor 2 a 1 necesitaría 2 puertas Y, una puerta O y una puerta NO. Si bien esto es matemáticamente correcto, una implementación física directa sería propensa a condiciones de carrera que requieren puertas adicionales para suprimir. [5]
Los multiplexores más grandes también son comunes y, como se indicó anteriormente, requieren pines selectores para entradas. Otros tamaños comunes son 4 a 1, 8 a 1 y 16 a 1. Dado que la lógica digital usa valores binarios, se usan potencias de 2 (4, 8, 16) para controlar al máximo un número de entradas para el número dado de entradas de selector.
Mux 4 a 1
Mux 8 a 1
Mux 16 a 1
La ecuación booleana para un multiplexor 4 a 1 es:
El siguiente multiplexor 4 a 1 se construye a partir de búferes de 3 estados y puertas AND (las puertas AND actúan como decodificador):
Los subíndices en el Las entradas indican el valor decimal de las entradas de control binario en las que se deja pasar esa entrada.
Encadenamiento de multiplexores
Se pueden construir multiplexores más grandes utilizando multiplexores más pequeños encadenándolos. Por ejemplo, un multiplexor de 8 a 1 se puede hacer con dos multiplexores de 4 a 1 y uno de 2 a 1. Las dos salidas del multiplexor 4 a 1 se alimentan al 2 a 1 con los pines selectores en los 4 a 1 puestos en paralelo dando un número total de entradas de selector a 3, lo que equivale a un 8 a -1.
Lista de circuitos integrados que proporcionan multiplexación
La serie 7400 tiene varios circuitos integrados que contienen multiplexores:
IC No. | Función | Estado de salida |
---|---|---|
74157 | Cuádruple 2: 1 mux. | Salida igual que la entrada dada |
74158 | Cuádruple 2: 1 mux. | La salida es entrada invertida |
74153 | Mux doble 4: 1. | Salida igual que entrada |
74352 | Mux doble 4: 1. | La salida es entrada invertida |
74151A | 8: 1 mux. | Ambas salidas disponibles (es decir, salidas complementarias) |
74151 | 8: 1 mux. | La salida es entrada invertida |
74150 | 16: 1 mux. | La salida es entrada invertida |
Demultiplexores digitales
Los demultiplexores toman una entrada de datos y varias entradas de selección, y tienen varias salidas. Reenvían la entrada de datos a una de las salidas en función de los valores de las entradas de selección. Los demultiplexores a veces son convenientes para diseñar lógica de propósito general porque si la entrada del demultiplexor siempre es verdadera, el demultiplexor actúa como un decodificador binario . Esto significa que cualquier función de los bits de selección puede construirse haciendo un OR lógico con el conjunto correcto de salidas.
Si X es la entrada y S es el selector, y A y B son las salidas:
Lista de circuitos integrados que proporcionan demultiplexación
La serie 7400 tiene varios circuitos integrados que contienen demultiplexores:
No. IC (7400) | No. IC (4000) | Función | Estado de salida |
---|---|---|---|
74139 | Demux doble 1: 4. | La salida es entrada invertida | |
74156 | Demux doble 1: 4. | La salida es de colector abierto | |
74138 | 1: 8 demux. | La salida es entrada invertida | |
74238 | 1: 8 demux. | ||
74154 | 1:16 demux. | La salida es entrada invertida | |
74159 | CD4514 / 15 | 1:16 demux. | La salida es de colector abierto e igual que la entrada. |
Multiplexores como PLD
Los multiplexores también se pueden utilizar como dispositivos lógicos programables , específicamente para implementar funciones booleanas. Cualquier función booleana de n variables y un resultado se puede implementar con un multiplexor con n entradas de selector. Las variables se conectan a las entradas del selector y el resultado de la función, 0 o 1, para cada combinación posible de entradas del selector se conecta a la entrada de datos correspondiente. Esto es especialmente útil en situaciones en las que el costo es un factor, para la modularidad y para facilitar la modificación. Si una de las variables (por ejemplo, D ) también está disponible invertida, un multiplexor con n -1 entradas de selector es suficiente; las entradas de datos se conectan a 0, 1, D o ~ D , de acuerdo con la salida deseada para cada combinación de las entradas del selector. [6]
Ver también
- Multiplexor de acceso a línea de abonado digital (DSLAM)
- Multiplexor inverso
- Multiplexación
- Codificador de prioridad
- Regla 184 , un autómata celular en el que cada celda actúa como multiplexor de los valores de las dos celdas adyacentes.
- Multiplexor estadístico
Referencias
- ↑ a b Dean, Tamara (2010). Red + Guía de redes . Delmar. págs. 82–85. ISBN 978-1423902454.
- ^ Debashis, De (2010). Electrónica básica . Dorling Kindersley. pag. 557. ISBN 9788131710685.
- ^ Lipták, Béla (2002). Manual de ingenieros de instrumentos: software de proceso y redes digitales . Prensa CRC. pag. 343. ISBN 9781439863442.
- ^ Harris, David (2007). Diseño digital y arquitectura informática . Penrose. pag. 79. ISBN 9780080547060.
- ^ Crowe, John y Barrie Hayes-Gill (1998) Introducción a la electrónica digital págs. 111-113
- ^ Donald E. Lancaster (1975). El libro de cocina TTL . Howard W. Sams & Co. págs. 140-143.
Otras lecturas
- M. Morris Mano; Charles R. Kime (2008). Fundamentos de diseño lógico y informático (4 ed.). Prentice Hall . ISBN 978-0-13-198926-9.
enlaces externos
- La definición del diccionario de multiplexor en Wiktionary
- Medios relacionados con multiplexores en Wikimedia Commons