Λειτουργία ψηφιακού πολυπλέκτη

  
Your web browser does not support canvas!

Ο πολυπλέκτης είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα το οποίο επιλέγει τη δυαδική πληροφορία μιας από πολλές γραμμές εισόδου (κανάλια εισόδου) Ι0, Ι1, Ι2, ... και την κατευθύνει σε μια μοναδική γραμμή εξόδου Υ. Η επιλογή μίας από τις παραπάνω εισόδους γίνεται με τη βοήθεια των εισόδων επιλογής S0, S1, S2, ...
Ο ψηφιακός πολυπλέκτης έχει πολλές εφαρμογές σε τηλεπικοινωνικά συστήματα όπου σε ένα μόνο φυσικό κανάλι μπορούν να συνυπάρχουν πολλές επικοινωνιακές ζεύξεις. Eπίσης έχει πολλές εφαρμογές στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών. Έτσι, με τη βοήθεια ενός πολυπλέκτη είναι δυνατό, πάλι μέσα από ένα μοναδικό κανάλι να μεταδοθούν πληροφορίες από πολλαπλές πηγές. Αυτή η τεχνική εφαρμόζεται για παράδειγμα, στον σχεδιασμό της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας και στον έλεγχο της κύριας μνήμης του υπολογιστή (RAM).

Εφαρμογή 1

Οι είσοδοι S1 και S0 καθορίζουν ποια από τις γραμμές εισόδου I0, I1, I2, I3 θα κατευθύνεται στην έξοδο Υ. Αν S1='0' και S0='0' , δηλαδή S1S0 = '00' (αριθμός 0), τότε επιλέγεται η γραμμή Ι0. Δηλαδή, σε αυτή την περίπτωση, ό,τι είναι η γραμμή Ι0, θα είναι και η έξοδος Υ. Αν Ι0='0', τότε και Υ='0', ενώ αν Ι0='1', τότε και Υ=1. Επαληθεύστε αυτή την πρόταση με την βοήθεια του αντικειμένου. Αν S1S0='10', τότε ποια γραμμή επιλέγεται;

Εφαρμογή 2

Ο πολυπλέκτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην υλοποίηση ενός συνδυαστικού κυκλώματος που έχει μία έξοδο. Σε αυτή την περίπτωση, οι είσοδοι του συνδυαστικού κυκλώματος συνδέονται στις εισόδους S1, S0 ... Στις δε γραμμές Ι0, Ι1, Ι2 ..., τοποθετούμε μόνιμα είτε λογικό '0', είτε λογικό '1' ανάλογα με τη λογική συνάρτηση που θέλουμε να υλοποιήσουμε. Για πράδειγμα, αν η συνάρτησή μας είναι Υ= Α'Β+ΑΒ, δηλαδή το άθροισμα των ελαχιστόρων 1 και 3, τότε θα πρέπει να βάλουμε λογικό '1' στις γραμμές Ι1 και Ι3, και λογικό '0' στις υπόλοιπες γραμμές Ι0 και Ι2. Επίσης θα συνδέσουμε Α=S1 και Β=S0. Με βάση αυτή τη λογική, υλοποιήστε τη συνάρτηση δύο εισόδων Y=AB +A'B' χρησιμοποιώντας τον πολυπλέκτη του αντικειμένου και επαληθεύστε την ορθή λειτουργία του.

Διερεύνηση 1

Πόσα δυαδικά ψηφία χρειαζόμαστε για να αναπαραστήσουμε τους 8 αριθμούς: 0, 1, 2, ...,7; Πόσα αντίστοιχα δυαδικά ψηφία χρειαζόμαστε για να αναπαραστήσουμε τους 16 αριθμούς: 0, 1, 2, ..., 15; Συνεχίζοντας, πόσες γραμμές επιλογής S0, S1, ... θεωρείτε ότι χρειαζόμαστε για να αναπαραστήσουμε τους παραπάνω 8 και 16 αριθμούς αντίστοιχα, σε έναν πολυπλέκτη που θα πολυπλέκει 8 γραμμές εισόδου και πόσες για έναν πολυπλέκτη που θα πολυπλέκει 16 γραμμές;

Διερεύνηση 2

Αν έχει επιλεχθεί η γραμμή Ι2, επηρεάζεται η έξοδος Υ από τις τιμές των εισόδων Ι0, Ι1, Ι3; Από ποια μόνο είσοδο επηρεάζεται η έξοδο Υ; Είναι ποτέ δυνατόν στο κύκλωμα του αντικειμένου, περισσότερες από μία πύλες AND να έχουν έξοδο '1';

Διερεύνηση 3

Τροποποιήστε το κύκλωμα του αντικειμένου προσθέτοντας μία είσοδο που να ελέγχει την λειτουργία του κυκλώματος ως εξής: Όταν η είσοδος αυτή γίνεται '1' το κύκλωμα να λειτουργεί όπως και πριν, και όταν η είσοδος αυτή γίνει '0', η έξοδος του κυκλώματος να είναι πάντα '0' (ανεξάρτητα από τις άλλες εισόδους).

Διερεύνηση 4

Η πολυπλεξία είναι πολύ βασική στα συστήματα τηλεπικοινωνιών που χρησιμοποιούν πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου όπως στο σημερινό τηλεφωνικό σύστημα. Επιτρέπει με ένα μόνο κανάλι (μέσο μετάδοσης) την "ταυτόχρονη" επικοινωνία πολλών επικοινωνούντων ζευγών στα δύο άκρα του καναλιού. Χωρίς έναν πολυπλέκτη, θα χρειαζόμασταν πάρα πολλά καλώδια για την επικοινωνία-ένα καλώδιο για κάθε ζεύγος-, πράγμα ασύμφορο ή αδύνατο. Πώς χρησιμοποιείται ένας πολυπλέκτης σε ένα τέτοιο σύστημα; Αναζητήστε πληροφορίες στο διαδίκτυο (πχ βικιπαίδεια).

Διευρεύνηση 5

Αναζητήστε ολοκληρωμένα κυκλώματα πολυπλεκτών της σειράς 74xxx.

Έλεγχος κυκλώματος

Διακόπτης S1

Διακόπτης S0

Διακόπτης I0

Διακόπτης I1

Διακόπτης I2

Διακόπτης I3

Υ = Ι1 = '1'

Στοιχεία Θεωρίας

Εφαρμογή

Διερεύνηση