در مدار منطقی مدارات به دو دسته مدارات ترکیبی و مدارات ترتیبی تقسیم می‌شوند، مدارات ترکیبی زیادی در مدار منطقی نظیر مالتی پلکسر، مقایسه کننده، انکدر، دیکدر، دی مالتی پلکسر، جمع کننده و ... وجود دارد، ما در این صفحه قصد داریم به بررسی مالتی پلکسر (Multiplexer) بعنوان یکی از مدارات ترکیبی بپردازیم، برای بررسی سایر مدارات ترکیبی و ترتیبی به صفحه مدار منطقیآموزش مدار منطقی به زبان ساده - بررسی مدار منطقی و انواع آن
امروزه درک صحیحی از مدارهای منطقی برای هر مهندس برق و کامپیوتر ضروری است. این مدارها عنصر اصلی کامپیوترها و بسیاری از وسایل الکترونیکی اطراف ما هستند، در این صفحه به بررسی و آموزش مدار منطقی پرداخته شده است مراجعه کنید. همچنین می‌دانیم که افرادی که برای طراحی و معماری کامپیوتر داشتن دانش مدار منطقی واجب است، شما عزیزان برای مطالعه بیشتر در مورد معماری کامپیوتر آموزش جامع معماری کامپیوتر
در مهندسی کامپیوتر، معماری کامپیوتر مجموعه‌ای از قوانین و روش‌هایی است که به چگونگی طراحی، کارکرد، سازماندهی و پیاده سازی (ساخت) سیستم‌های کامپیوتری می‌پردازد، در این صفحه به بررسی و آموزش کامل معماری کامپیوتر پرداخته شده است نیز می‌توانید به صفحه مذکور مراجعه کنید.
در مدار منطقی مالتی پلکسر مداری است با دو بتوان n ورودی و 1 خروجی و n خط انتخاب که بسته به اینکه خطوط انتخاب چه باشند یکی از ورودی‌ها را به روی خروجی منتقل میکند. مالتی پلکسرها دارای انواع 2 به 1، 4 به 1، 8 به 1 و ... هستند.
فیلم معرفی کامل مالتی پلکسر
مالتی پلکسر (Multiplexer)
مالتی پلکسر ها مدارات ترکیبی هستند، با چندین ورودی و یک خروجی که در هر لحظه از زمان فقط یکی از ورودی‌ها به تنها خروجی منتقل میشود. از همین رو به آنها انتخابگر داده (Data Selector) نیز میگویند (به مالتی پلکسر به اختصار “MUX” یا “MPX” گفته میشود).
به ارسال یک یا چند سیگنال آنالوگ یا دیجیتال بر روی یک رسانه مشترک، Multiplexing میگویند.
مالتی پلکسر را به اشکال مختلفی میتوان نشان داد:
همان طور که در شکل‌های تصویر فوق می‌بینید علاوه بر ورودی‌ها و خروجی، پایه‌هایی وجود دارند به نام خطوط انتخاب (Select)، که این خطوط تعیین میکند که کدام ورودی به تنها خروجی منتقل شود.
برای درک بهتر به شکل زیر دقت کنید:
این یک سوئیچ Multiplexing پایه است، به زبان ساده تر این یک سوئیچ دستی است که ورودی‌ها را به تنها خروجی منتقل میکند، اما مشکلی که وجود دارد این است که این کار به صورت اتوماتیک انجام نمی‌شود، اینجاست که حضور مالتی پلکسر مشکل را رفع میکند. احتمالا تا به اینجا فهمیده‌اید که یک مالتی پلکسر چیست و چگونه کار میکند. در ادامه به بررسی دقیق تری از مالتی پلکسر خواهیم پرادخت.
مالتی پلکسر 2 به 1 (Mux 2-to-1)
شکل روبهرو یک مالتی پلکسر 2 به 1 را نشان می‌دهد (I0 و I1 ورودی ها و S پایه انتخاب (Select) ما است):
اگر S صفر باشد I0 و اگر یک باشد I1 انتخاب میشود:
| f | S |
|---|---|
| I0 | 0 |
| I1 | 1 |
شکل مقابل سخت افزار داخلی مالتی پلکسر فوق است :
مالتی پلکسر 2 به 1 را به وسیله‌ی بافر سه حالته نیز میتوان ساخت، اگر به یاد داشته باشید در بافر سه حالته اگر همه ورودی‌ها High-Z باشد و فقط یکی از ورودی‌ها مقدار داشته باشد، می‌توانیم برای بافر سه حالته تابع نویسی کنیم:
در مالتی پلکسر هم تنها یکی از ورودی‌ها انتخاب میشود تا به تنها خروجی منتقل شود، پس میتوان گفت هر دو ماهیت یکسانی دارند.تابع شکل روبهرو به صورت زیر است:
برای یادآوری، اگر یادتان باشد، توسط پایه های کنترل یک بافر سه حالته، گویا اجازه عبور مقدار پشت آن را می‌دادیم، توجه داشته باشید که اگر این پایه کنترل صفر باشد خروجی آن صفر نیست بلکه High-Z یا های امپدانس است. برای مثال به بافر سه حالته زیر دقت کنید و عملکرد آن را با توجه به جدول صحت زیر بررسی کنید:
| f | S |
|---|---|
| Z | 0 |
| 1 | 1 |
مالتی پلکسر 4 به 1 (MUX 4-to-1)
شکل زیر یک مالتی پلکسر 4 به 1 را نشان می‌دهد:
در جدول صحت زیر، عملکرد این مالتی پلکسر را می‌بینیم:
| f | S0 | S1 |
|---|---|---|
| I0 | 0 | 0 |
| I1 | 1 | 0 |
| I2 | 0 | 1 |
| I3 | 1 | 1 |
سخت افزار داخلی یک مالتی پلکسر 4 به 1 به صورت زیر است:
ساخت مالتی پلکسر 4 به 1 با دیکدر و گیت های AND و OR
ما با استفاده از یک دیکدر، چهار گیت AND و یک گیت OR می‌توانیم یک مالتی پلکسر 4 به 1 بسازیم، همان طور که می‌دانید دیکدر در هر لحظه یک خروجی فعال دارد که از این مسئله می‌توانیم در قالب خطوط انتخاب استفاده کنیم. به شکل زیر دقت کنید:
متناسب با مقدار S0 و S1 یکی از خروجی های دیکدر، یک می شود و یکی از ورودی‌ها به تنها خروجی منتقل میشود.
ساخت مالتی پلکسر 4 به 1 با دیکدر و بافر سه حالته
در اینجا خروجی های دیکدر، به عنوان پایه کنترل بافر های سه حالته است:
ساخت مالتی پلکسر 4 به 1 با مالتی پلکسر 2 به 1
در طراحی مالتی پلکسر های بزرگ ما می‌توانیم از مالتی پلکسر های کوچکتر برای ساخت آنها استفاده کنیم، برای مثال ما توسط سه مالتی پلکسر 2 به 1 می‌توانیم یک مالتی پلکسر 4 به 1 را بسازیم. در هنگام ساخت یک مالتی پلکسر بزرگ که توسط مالتی پلکسر های کوچک ساخته شده، شما مسابقات جام جهانی را در نظر بگیرید، در مسابقات جام جهانی تیم ها ابتدا دو به دو با یکدیگر مسابقه می‌دهند و برنده به مرحله بعد رفته و با یک برنده ی دیگر مسابقه می‌دهد، حال ما همین دیدگاه را در اینجا نیز داریم:
در اینجا دقت کنید که S1 به عنوان خط انتخاب مرحله اول و S0 به عنوان خط انتخاب مرحله آخر قرار گرفته است. یعنی ترتیب قرار دادن خطوط انتخاب از پر ارزش به کم ارزش است (در اینجا S1 پایه با ارزش‌تر و S0کم ارزش است).
مالتی پلکسر 8 به 1 (MUX 8-to-1)
مالتی پلکسر 8 به 1 را می‌توانیم به عنوان یک مالتی پلکسر 8 به 1 بسازیم یا با مالتی پلکسر های کوچک تری بسازیم، یک مالتی پلکسر 8 به 1 از سه پایه انتخاب (Select) تشکیل شده است:
| جدول صحت مالتی پلکسر ۸ به ۱ | |||
|---|---|---|---|
| f | S0 | S1 | S2 |
| I0 | 0 | 0 | 0 |
| I1 | 1 | 0 | 0 |
| I2 | 0 | 1 | 0 |
| I3 | 1 | 1 | 0 |
| I4 | 0 | 0 | 1 |
| I5 | 1 | 0 | 1 |
| I6 | 0 | 1 | 1 |
| I7 | 1 | 1 | 1 |
اما اگر بخواهیم با مالتی پلکسر های کوچکتری بسازیم باید فلسفه انتخاب تیم های جام جهانی را به یاد بیاوریم، ما در اینجا، با مالتی پلکسر 2 به 1 و مالتی پلکسر 4 به 1، یک مالتی پلکسر 8 به 1 ساخته ایم.
ساخت مالتی پلکسر ۸ به ۱ با مالتی پلکسر 2 به 1 به صورت زیر است:
ساخت مالتی پلکسر ۸ به ۱ با مالتی پلکسر ۴ به ۱ به صورت زیر است:
در تصویر فوق، ما از دو مالتی پلکسر 4 به 1 و یک مالتی پلکسر 2 به 1 استفاده کرده ایم، چرا که دو مالتی پلکسر اول، دو خروجی می‌دهند که میتوان با یک مالتی پلکسر 2 به 1 انتخاب بین آن دو خروجی را انجام داد.
مالتی پلکسر ۱۶ به ۱ (Mux 16-to-1)
یک مالتی پلکسر ۱۶ به ۱، ۱۶ ورودی و ۴ پایه کنترل دارد. به جدول زیر توجه کنید:
| Outputs | Inputs | |||
|---|---|---|---|---|
Y | S0 | S1 | S2 | S3 |
| A0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| A1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| A2 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| A3 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| A4 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| A5 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| A6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| A7 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| A8 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| A9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| A10 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| A11 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| A12 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| A13 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| A14 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| A15 | 1 | 1 | 1 | 1 |
سخت افزار داخلی مالتی پلکسر ۱۶ به ۱ را می‌توانید در شکل زیر مشاهده کنید:
شیفت بشکه‌ای با مالتی پلکسر
در شیفت بشکه ای به دلیل اینکه ما باید در یک لحظه چند بیت را با هم شیفت دهیم از مالتی پلکسر برای ساخت آن استفاده می‌کنیم، چرا که مالتی پلکسرها به صورت موازی کار کرده و عمل شیفت را در یک لحظه انجام می‌دهند. در مثال زیر ما یک شیفت دهنده بشکه‌ای به سمت چپ را با هم بررسی می‌کنیم:
طراحی گیت های پایه با مالتی پلکسر
ساخت گیت AND با مالتی پلکسر به صورت زیر است:
| جدول صحت تصویر روبهرو | |||
|---|---|---|---|
| - | f | b | a |
| f=0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | |
| f=b | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | |
گیت OR:
| جدول صحت تصویر روبهرو | |||
|---|---|---|---|
| - | f | b | a |
| f=b | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | |
| f=1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | |
و گیت NOT نیز به شکل زیر است:
| جدول صحت تصویر روبهرو | |||
|---|---|---|---|
| f | a | ||
| 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | ||
بررسی IC 74157
آی سی 74157 مالتی پلکسری است که به جای یک خروجی چهار خروجی دارد و در ورودی، دو دسته چهار بیتی دریافت میکند:
همان طور که در تصویر فوق می‌بینید دو دسته چهار بیتی به عنوان ورودی، پایه S خط انتخاب و به عنوان فعال یا غیر فعال کننده (Active Low) مالتی پلکسر ما عمل میکند، نکته‌ای که باید به آن توجه کرد این است که در صورتی که صفر باشد مدار به کار عادی خودش ادامه می‌دهد، اما اگر یک باشد ورودی‌ها و S هر چه که باشد، خروجی صفر است:
تفاوت مالتی پلکسر (Multiplexer) و دی مالتی پلکسر (Demultiplexer)
هر دو یک نوع مدار ترکیبی هستند، مالتی پلکسر یا انتخابگر داده (Data Selector)دارای 2n ورودی، n پایه کنترل و یک خروجی است، در واقع مالتی پلکسر با پایه های کنترل‌اش تعیین میکند که کدام ورودی‌اش تنها خروجی اش منتقل شود. از طرف دیگر دی مالتی پلکسرhttps://www.konkurcomputer.ir/%D8%AF%DB%8C-%D9%85%D8%A7%D9%84%D8%AA%DB%8C-%D9%BE%D9%84%DA%A9%D8%B3%D8%B1.html
در این صفحه به بررسی 0 تا 100 انواع دی مالتی پلکسر از جمله دی مالتی پلکسر 1 به 2، دی مالتی پلکسر 1 به 4 و سخت افزار دی مالتی پلکسر و کاربرد آن پرداخته شده است یا توزیع کننده داده (Data Distributer)دارای یک ورودی، n پایه کنترل و 2n خروجی است، دی مالتی پلکسر توسط پایه‌های کنترل خود مشخص میکند که تنها ورودی‌اش به کدام خروجی منتقل شود.
مزیت های مالتی پلکسر(Multiplexer)
از مزیت‌های استفاده از مالتی پلکسر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه و پیچیدگی مدار را کاهش می‌دهد.
- مالتی پلکسر به جدول کارنو برای ساده سازی نیاز ندارد.
- با استفاده از مالتی پلکسر می‌توانیم مدارات ترکیبی زیادی را پیاده سازی کرد.
- در سوئیچینگ آنالوگ باعث اتلاف گرما کمتر میشود.
کاربرد مالتی پلکسر در دنیای واقعی کجاست؟
مالتی پلکسر کاربر های مختلفی دارد برای مثال استفاده از مالتی پلکسرها در شبکه های تلفنی، باعث شده چندین سیگنال صوتی در یک خط یکپارچه شده و در نهایت سیگنال های صوتی جدا شود، و سیگنال مورد نظر به گیرنده مورد نظر برسد. از دیگر کاربرد های آن میتوان به استفاده آنها در حافظه کامپیوتر اشاره کرد. در صورت علاقه مندی به حافظه کامپیوتر و نحوه کارکرد آن می توانید به صفحه معماری کامپیوتر مراجعه کنید.
انواع مالتی پلکسر ها
در تولید مالتی پلکسر ها، آنها را به دو نوع دیجیتال و آنالوگ تقسیم می‌کنند، و تنها تفاوت این دو این است که در مالتی پلکسر آنالوگ ولتاژ خروجی برابر با مقدار ولتاژ ورودی بوده و در مالتی پلکسر دیجیتال خروجی به صورت صفر یا یک منطقی است.
جمع بندی
مالتی پلکسر ها، مدارات ترکیبی هستند که دارای چندین ورودی و یک خروجی هستند که در هر لحظه از زمان فقط یک ورودی به خروجی منتقل میشود، این که کدام ورودی انتخاب شود را خطوط انتخاب (Select) مشخص میکند. مالتی پلکسر ها به دو نوع دیجیتال و آنالوگ تقسیم می‌شوند.
مالتی پلکسر چیست؟
مالتی پلکسرها مدارات ترکیبی هستند، با چندین ورودی و یک خروجی که در هر لحظه از زمان فقط یکی از ورودی ها به تنها خروجی منتقل میشود. از همین رو به آنها انتخابگر داده (Data Selector) نیز میگویند.
تفاوت مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسر چیست؟
مالتی پلکسر چندین ورودی داشته و توسط خطوط انتخاب، مشخص میکند که کدام ورودی به تنها خروجی منتقل شود، در حالی که دی مالتی پلکسر یک ورودی داشته و چندین خروجی که خطوط انتخاب آن مشخص میکند که تنها ورودی در کدام خروجی قرار بگیرد، از همین رو به مالتی پلکسر، انتخابگر داده (Data Selector) و به دی مالتی پلکسر، توزیع کننده داده (Data Distributer) میگویند.
کاربر مالتی پلکسر در کجاست؟
مالتی پلکسر برای انتخاب و هدایت یکی از چندین سیگنال ورودی به یک خروجی استفاده میشود. از کاربرد های آن میتوان به شبکه های تلفنی اشاره کرد، که استفاده از آن باعث شده چندین سیگنال صوتی در یک خط مشترک یکپارچه شده و در نهایت سیگنال های صوتی جدا شود، و سیگنال مورد نظر به دست گیرنده مورد نظر برسد.
