- Bases des multiplexeurs:
- Multiplexeurs à 2 entrées:
- Multiplexeurs d'ordre supérieur (multiplexeur 4: 1):
- Implémentation pratique du multiplexeur utilisant IC 4052:
Le terme multiplexeur qui est également communément appelé « MUX » ou « MPX » se réfère à la sélection d'une sortie parmi les nombreuses entrées disponibles. Le professeur Shankar Balachandran (IIT-M) explique le multiplexage comme la méthode de transmission d'un grand nombre d'unités d'information sur un petit nombre de canaux ou de lignes et un multiplexeur numérique est un circuit logique combinatoire qui sélectionne des informations binaires à partir de l'une des nombreuses lignes d'entrée et le dirige vers une seule ligne de sortie.
Dans cet article, nous allons apprendre comment fonctionnent ces multiplexeurs, comment en concevoir un pour notre projet et également essayer un exemple pratique sur une maquette pour vérifier le fonctionnement du matériel.
Bases des multiplexeurs:
La meilleure façon de comprendre les multiplexeurs est de regarder un pôle unipolaire multi-positionné comme indiqué ci-dessous. Ici, le commutateur a plusieurs entrées D0, D1, D2 et D3 mais il n'a qu'une seule broche de sortie (Out). Le bouton de commande est utilisé pour sélectionner l'une des quatre données disponibles et ces données seront reflétées sur le côté sortie. De cette façon, l'utilisateur peut sélectionner le signal requis parmi de nombreux signaux disponibles.
Ceci est un exemple simple de multiplexeur mécanique. Mais dans un circuit électronique qui implique une commutation et des transferts de données à grande vitesse, nous devrions être en mesure de sélectionner très rapidement l'entrée requise à l'aide de circuits numériques. Les signaux de contrôle (S1 et S0) font exactement la même chose, ils sélectionnent une entrée parmi les nombreuses disponibles en fonction du signal qui leur est fourni. Ainsi, les trois termes de base et minimums sur tout multiplexeur seront les broches d'entrée d'entrée, la broche de sortie et le signal de commande.
Broches d'entrée: ce sont les broches de signal disponibles parmi lesquelles une doit être sélectionnée. Ces signaux peuvent être soit un signal numérique, soit un signal analogique.
Broche de sortie: un multiplexeur n'aura toujours qu'une seule broche de sortie. Le signal de broche d'entrée sélectionné sera fourni par la broche de sortie.
Broche de commande / sélection: les broches de commande sont utilisées pour sélectionner le signal de broche d'entrée. Le nombre de broches de contrôle sur un multiplexeur dépend du nombre de broches d'entrée. Par exemple, un multiplexeur à 4 entrées aura 2 broches de signal.
Pour comprendre, considérons un multiplexeur à 4 entrées qui est illustré ci-dessus. Il dispose de deux signaux de contrôle à l'aide desquels nous pouvons sélectionner l'une des quatre lignes d'entrée disponibles. Le tableau de vérité ci-dessous illustre l'état des broches de contrôle (S0 et S1) pour sélectionner la broche d'entrée requise.
Maintenant que nous avons compris les bases des multiplexeurs, jetons un coup d'œil aux multiplexeurs à 2 entrées et aux multiplexeurs à 4 entrées qui sont les plus couramment utilisés dans les circuits d'application.
Multiplexeurs à 2 entrées:
Comme son nom l'indique pour un multiplexeur à 2 entrées, nous aurons 2 lignes d'entrée et une ligne de sortie. De plus, il n'aura qu'une seule broche de contrôle pour sélectionner entre les deux broches d'entrée disponibles. Une représentation graphique d'un multiplexeur 2: 1 est illustrée ci-dessous.
Ici, les broches d'entrée sont nommées D0 et D1 et la broche de sortie est appelée out. L'utilisateur peut sélectionner l'une des entrées D0 ou D1 à l'aide de la broche de commande S0. Si S0 est maintenu bas (logique 0), alors l'entrée D0 sera réfléchie sur la broche de sortie et si l'entrée S0 est maintenue à l'état haut (logique 1), alors l'entrée D1 sera réfléchie sur la broche de sortie. La table de vérité représentant la même chose est indiquée ci-dessous
Comme vous pouvez le voir dans le tableau ci-dessus, lorsque le signal de commande S0 est à 0, la sortie reflète les valeurs du signal de D0 (surligné en bleu) et de même lorsque le signal de commande S0 est 1, la sortie reflète les valeurs du signal de D1 (surligné en rouge). Il existe peu de packages IC dédiés qui fonctionneront comme des multiplexeurs directement hors du package, mais comme nous essayons de comprendre les conceptions de logique combinatoire, construisons le multiplexeur à 2 entrées ci-dessus en utilisant des portes logiques. Le schéma de circuit logique pour le même est montré ci-dessous
Le diagramme logique utilise uniquement les portes NAND et peut donc être facilement construit sur une carte de performance ou même sur une carte d'expérimentation. L'expression booléenne du diagramme logique peut être donnée par
Sortie = S 0 '.D 0 '.D 1 + S 0 '.D 0.D 1 + S 0.D 0.D 1 ' + S 0.D 0.D 1
Nous pouvons en outre simplement cette expression booléenne en utilisant l'annulation des termes communs, de sorte que le diagramme logique devienne beaucoup plus simple et facile à construire. L'expression booléenne simplifiée est donnée ci-dessous.
Sortie = S 0 '.D 0 + S 0.D 1
Multiplexeurs d'ordre supérieur (multiplexeur 4: 1):
Une fois que vous avez compris le fonctionnement d'un multiplexeur 2: 1, il devrait être facile de comprendre également le multiplexeur 4: 1. C'est juste qu'il aura 4 broches d'entrée et 1 broches de sortie avec deux lignes de contrôle. Ces deux lignes de commande peuvent former 4 signaux logiques combinatoires différents et pour chaque signal une entrée particulière sera sélectionnée.
Le nombre de lignes de contrôle pour tout multiplexeur peut être trouvé en utilisant les formules ci-dessous
2 Nombre de lignes de contrôle = Nombre de lignes d'entrée
Ainsi, par exemple, un multiplexeur 2: 1 aura 1 ligne de contrôle parce que 2 1 = 2 et un multiplexeur 4: 1 aura 2 lignes de contrôle parce que 2 2 = 4. De même, vous pouvez calculer pour n'importe quel multiplexeur d'ordre supérieur.
Il est également courant de combiner des multiplexeurs d'ordre inférieur tels que 2: 1 et 4: 1 MUX pour former un MUX d'ordre supérieur comme un multiplexeur 8: 1. Maintenant, par exemple, essayons d'implémenter un multiplexeur 4: 1 en utilisant un multiplexeur 2: 1. Pour construire un MUX 4: 1 en utilisant un MUX 2: 1, nous devrons combiner trois MUX 2: 1 ensemble.
Le résultat final devrait nous donner 4 broches d'entrée, 2 broches de contrôle / sélection et une broche de sortie. Pour réaliser les deux premiers MUX est connecté en parallèle, puis la sortie de ces deux est alimentée comme entrée au 3 ème MUX comme indiqué ci-dessous.
La ligne de commande / sélection des deux premiers MUX est connectée ensemble pour former une seule ligne (S 0), puis la ligne de commande du 3 ème MUX est utilisée comme deuxième signal de commande / sélection. On obtient ainsi finalement un multiplexeur à quatre entrées (W0, W1, W2 et W3) et une seule sortie (f). La table de vérité pour un multiplexeur 4: 1 est indiquée ci-dessous.
Comme vous pouvez le voir dans le tableau ci-dessus, pour chaque ensemble de valeurs fournies aux broches de signal de commande (S0 et S1), nous obtenons une sortie différente des broches d'entrée sur notre broche de sortie. De cette façon, nous pouvons utiliser le MUX pour sélectionner l'une des quatre broches d'entrée disponibles avec lesquelles travailler. Normalement, ces broches de contrôle (S0 et S1) seront contrôlées automatiquement à l'aide d'un circuit numérique. Il existe certains CI dédiés qui peuvent agir comme MUX et nous faciliter la tâche, alors jetons-y un coup d'œil.
Implémentation pratique du multiplexeur utilisant IC 4052:
Il est toujours intéressant de construire et de vérifier les choses de manière pratique, de sorte que la théorie que nous apprenons ait plus de sens. Alors, construisons un multiplexeur 4: 1 et vérifions son fonctionnement. Le CI que nous utilisons ici est le MC14052B qui contient deux multiplexeurs 4: 1. Les brochages du CI sont indiqués ci-dessous
Ici, les broches X0, X1, X2 et X3 sont les quatre broches d'entrée et la broche X est sa broche de sortie correspondante. Les broches de commande A et B sont utilisées pour sélectionner l'entrée requise sur la broche de sortie. La broche Vdd (broche 16) doit se connecter à la tension d'alimentation qui est de + 5V et la broche Vss et Vee doit être mise à la terre. La broche Vee est pour activer, qui est une broche basse active, nous devons donc la mettre à la terre pour activer ce circuit intégré. Le MC14052 est un multiplexeur analogique, ce qui signifie que les broches d'entrée peuvent également être fournies avec une tension variable et la même chose peut être obtenue via les broches de sortie. L'image GIF ci-dessous montre comment le circuit intégré délivre une tension d'entrée variable en fonction des signaux de commande fournis. Les broches d'entrée ont la tension de 1,5 V, 2,7 V, 3,3 V et 4,8 V qui est également obtenue sur la broche de sortie en fonction du signal de commande donné.
Nous pouvons également assembler ce circuit sur une maquette et vérifier s'ils fonctionnent. Pour ce faire, j'ai utilisé deux boutons-poussoirs sont des entrées pour les broches de commande A et B. Et utilisé une série de combinaisons de diviseurs de potentiel pour fournir des tensions variables pour les broches 12, 14, 15 et 11. La broche de sortie 13 est connectée à un LED. Les tensions variables fournies à la LED lui feront varier la luminosité en fonction des signaux de commande. Le circuit une fois construit ressemblera à ceci ci-dessous
La vidéo de travail complète du circuit se trouve également au bas de cette page. J'espère que vous avez compris le fonctionnement des multiplexeurs et que vous savez où les utiliser dans vos projets. Si vous avez des pensées ou des doutes, laissez-les dans la section commentaires ci-dessous et je ferai de mon mieux pour y répondre. Vous pouvez également utiliser les forums pour résoudre vos doutes techniques et partager vos connaissances avec d'autres membres de cette communauté.