1 / 26

Multiplexery

Multiplexery. Střední odborná škola Otrokovice. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

samira
Download Presentation

Multiplexery

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Multiplexery Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

  2. Charakteristika DUM 2

  3. Multiplexery Obsah tématuDefinice multiplexeruPříklady použití multiplexeruNávrh multiplexeru2 kanálový4 kanálový Integrované multiplexeryKombinované mnohokanálové (skládané) multiplexery

  4. Multiplexery Co je to multiplexer? Nejprve malý příklad. Měříme teplotu v bytě – ve všech místnostech. K zobrazení teploty v jednotlivých místnostech použijeme 1 společný centrální zobrazovač. Potřebovali bychom elektrický obvod, který nám podle potřeby zobrazí teplotu v zadané místnosti. Každá místnost má svoje jedinečné číslo (např. 0,1,2,3) a pokud ho zadáme, zobrazí se změřená teplota spojená s tímto číslem – adresou místnosti. Nebo potřebujeme opakované (cyklické) postupné zobrazování teploty v jednotlivých místnostech. Obvodem, který potřebujeme je multiplexer – bývá značen zkratkou – MPX, MUX. - je to číslicovou adresou (dvojkovým číslem) řízený přepínač datových vstupů (říká se jim kanály) - má tedy N kanálů (značí se D0 až DN-1) - pouze jeden výstup Y (pro větší pohodlí je tento k dispozici jako negovaný ) - adresní nebo adresovací vstupy – je jich n, značí se písmeny A0, A1, A2, …An-1 - blokovací signál E nebo (někdy je také značen jako G, nebo CS) Mezi počtem kanálů N a počtem adresních vstupů platí vztah N = 2n

  5. Multiplexery Použití multiplexeru: tam, kde má být z množství různých signálů vybrán jediný, např. na vstupech aritmeticko-logických jednotek, v obvodech pro převod paralelní informace na sériovou, při multiplexním buzení sedmisegmentovýchzobrazovačů (tzv. dynamické řízení vícemístného zobrazovače), apod. Příklad 1: Kolik adresních vstupů má 16 kanálový (16 k) multiplexer (MPX) N = 2n 16 = 2n 16 = 24 n=4 Zadaný 16 k MPX má 4 adresní vstupy (A, B, C, D) Příklad 2: Ve schématu je nakreslen MPX se 3 adresními vstupy. Kolik má kanálů? N = 2n N = 23 8 = 23 N=8 Zadaný MPX s tříbitovou adresou má 8 kanálů (D0 až D7)

  6. Multiplexery Obr. 1: Blokové schéma multiplexeru

  7. Multiplexery Rovnice multiplexeru: Pro výstup Y multiplexerumůžeme psát logickou funkci Y = (Adr1 & D0+ Adr1&D1+ Adr2&D2.....+ AdrN-1& DN-1)& E kde Adrioznačuje příslušnou kombinaci adresových vstupů A0 až An-1. D0 až DN-1 pak jeho datové vstupy (kanály). Např. proosmikanálovýmultiplexerpotřebujeme tři adresní vodiče A2,A1 a A0. Kombinací adresových vstupů pak rozumíme při výběru - vstupu D0: kombinaci A2=A1=A0 = 0 (0,0,0) - pro vstup D1: kombinaci A2=A1=0, A0= 1 (0,0,1) a tak podobně dále – viz tabulky při návrhu multiplexeru. Realizace multiplexeru Z logických členů typu NOT, AND, OR – návrh obsahuje zdání, tabulku a schéma zapojení „hotový“ MPX jako jeden integrovaný obvod (IO)

  8. Multiplexery Návrh multiplexerůz logických členů typu NOT, AND, OR – návrh obsahuje zadání, tabulku a schéma zapojení Dvoukanálový MPX Čtyřkanálový MPX Tabulka počtu kanálů a adresních vstupů

  9. Multiplexery Návrh N kanálového multiplexeru Vychází z rovnice: Y = (Adr1 & D0+ Adr1 & D1+ Adr2 &D2 … + AdrN-1& DN-1) & E Abychom nakreslili schéma zapojení musíme znát: typy logických členů jejich počty dále počty jejich vstupů (pokud je vstupů více než 1) Pozn. Blokování je dostačující pouze na jednom typu členů – na členech AND nebo na členu OR.

  10. Multiplexery I. Návrh dvoukanálového multiplexeru (2k MPX) Zadání: Navrhněte dvoukanálový multiplexer s blokováním E z logických členů typu NOT, AND, OR. Pozn. Blokování typu E je vhodné pro člen AND (E = 1 = odblokováno) Z předchozí tabulky určíme, že budeme potřebovat: 1x člen NOT (N = 2n, 2 = 21, 1 adresní vstup A) 2x člen AND (třívstupový, 3 = jeden datový + 1 adresní + 1 blokovací) 1x člen OR (dvouvstupový, 2 kanály) Tabulka 2k MPX Obr. 2: Blokové schéma 2 kan. MPX

  11. Multiplexery– návrh dvoukanálového multiplexeru (2k MPX) – pokračování Schéma zapojení: 1x člen NOT, 2x člen AND (třívstupový),1x člen OR (dvouvstupový) + 1x NOT ( Obr. 3: Schéma 2 kanálového multiplexeru, blokování typu E

  12. Multiplexery II. Návrh čtyřkanálovéhomultiplexeru (4k MPX) Zadání: Navrhněte čtyřkanálovýmultiplexer s blokováním E z logických členů typu NOT, AND, OR. Pozn. Blokování typu E je vhodné pro člen AND (E = 1 = odblokováno) Z tabulky pro typy a počty logických členů určíme, že budeme potřebovat: 2x člen NOT (N = 2n, 4 = 22, 2 adresní vstupy A1, A0) 4x člen AND (třívstupové, 3 = jeden datový + 2 adresní) 1x člen OR (pětivstupový, 4 kanály + 1 blokovací signál = ) Obr. 4: Blokové schéma 4 kanálového multiplexeru

  13. Multiplexery – návrh čtyřkanálovéhomultiplexeru (4k MPX) – pokračování Tabulka 4k MPX Popis: prvních 8 řádků – MPX je odblokován ( = 0), 9. řádek – MPX je zablokován ( = 1), Pro kombinaci adresních vstupů A1, A0 je obsah příslušného kanálu (určeného touto adresní kombinací) přenesen na výstup. Každý řádek je zdvojen, protože v kanále může být jednička nebo nula. X – na hodnotě nezáleží (je to jedno, zda je zde nula či jednička)

  14. Multiplexery– návrh čtyřkanálovéhomultiplexeru (4k MPX) – pokračování Schéma zapojení: 2x člen NOT, 4x člen AND (třívstupový), 1x člen OR (pětivstupový) + 1x NOT ( Obr. 5: Schéma 4 kanálového multiplexeru, blokování typu

  15. Multiplexery  Integrované multiplexery Vícekanálové multiplexery (s počtem kanálů 8 a více) jsou relativně složité obvody a proto jsou vyráběny jako integrované (IO). Několik příkladů ukazuje tabulka:

  16. Multiplexery  Integrované multiplexery Jak z tabulky vyplývá, v jednom pouzdře integrovaného obvodu může být i několik multiplexerů (2 nebo 4), obvykle ale nejsou na sobě nezávislé – mají např. některé signály společné (např. adresovací vstupy nebo blokování). V tabulce jsou také analogové multiplexery – čím se liší od číslicových? Číslicový multiplexer (v tomto textu jen multiplexer) je takový, který má všechny signály (vstupní i výstupní) číslicové – logické – tedy nuly a jedničky. Analogový multiplexerje takový, který má sice adresní signály a blokovací signál číslicové, ale datové vstupy – kanály (a tedy i výstup multiplexeru) jsou analogové (tedy určeny pro stejnosměrné nebo střídavé napětí v rozsahu do 20 V).

  17. Multiplexerykombinované – skládané Multiplexeryjako integrované obvody se vyrábějí: - 4 kanálové - 8 kanálové - 16 kanálové Pokud je nutné navrhnout např. 32 kanálový multiplexer, tak musíme některé z výše uvedených multiplexerů zkombinovat – vznikne tak skládaný multiplexer (z několika IO) Z tabulky je vidět, že z hlediska malého počtu IO je nejlépe použít 16 kanálové (2) nebo 8 kanálové (4). Vždy nezapomeňme přidat jeden koncový – slučovací multiplexor.

  18. Multiplexery kombinované – skládané Postup řešení návrhu mnohakanálového skládaného multiplexeru. Rozbor zadání – blokové schéma žádaného multiplexeru se vstupy a výstupy Rozvaha, které dílčí multiplexory použijeme – výpočet počtu kusů V závislosti na bodu b) určíme typ slučovacího multiplexeru V návrhu je nutné kontrolovat vedle kanálů také adresní vstupy (kolik který má), např. počet bitů adresy slučovacího multiplexeru závisí na tom, kolik kusů dílčích multiplexerů je použito. Příklad Navrhněte 32 kanálový multiplexer ze čtyřkanálovýchdílčích multiplexerů. Pro 25. kanál vyznačte adresu a „cestu“ – vstup – výstup. Řešení: Požadované čtyřkanálové MPX nejsou sice doporučovány (bude jich potřeba mnoho), ale zadání vyhovíme. Nejprve určeme potřebný počet dílčích 4 k MPX a z něj typ slučovacího MPX – Výpočet 32 : 4 = 8 ks dílčích = > slučovací MPX bude 8 kanálový. Pokud jde o blokování, doporučuje se až na slučovacím multiplexeru (jednodušší schéma), přičemž dílčí multiplexery jsou trvale odblokovány.

  19. Multiplexery kombinované – skládané – pokračování Příklad – rozbor zadání – bloková schémata (jde o vstupy a výstupy) 32 kanálový multiplexer ze čtyřkanálovýchdílčích multiplexerů. Pro 25. kanál vyznačte adresu a „cestu“ – vstup – výstup. Jak už bylo uvedeno, použijeme 8 čtyřkanálových MPX a 1 slučovací 8 kanálový. 8x 1x Obr. 6: Bloková schémata 32, 4 a 8 kanálového multiplexeru

  20. Multiplexery kombinované Příklad – schéma zapojení: 32 kanálový multiplexer ze čtyřkanálových dílčích multiplexerů. Pro 25. kanál vyznačte adresu a „cestu“ – vstup – výstup. Obr. 7: Schéma 32 kanálového multiplexeru skládaného z 4 k MPX

  21. Multiplexery kombinované – skládané – pokračování Příklad – vyznačení cesty 25. kanálu a zdůvodnění návrhu kombinovaného multiplexeru. 32 kanálový multiplexer ze čtyřkanálových dílčích multiplexerů. Pro 25. kanál vyznačte adresu a „cestu“ – vstup – výstup. (25)10= (11001)2 Je adresa 25. kanálu. Tuto 5 bitovou adresu je potřeba správně rozdělit – a to v závislosti na použitých multiplexerech. Rozdělení Blokování je pouze na slučovacím multiplexeru a dílčí multiplexery MPX 0 až 7 jsou trvale odblokovány ( je uzemněn, tedy je na log. 0)

  22. Ve schématu je nakreslen MPX se 6 adresními vstupy. Kolik má kanálů? 16 32 64 Kontrolní otázky Kolik adresních bitů musí mít 16 kanálový multiplexer? 3 4 5 3. Analogový v označení „Analogový multiplexer „znamená, že: Všechny vstupy i výstupy má analogové Zpracovává pouze analogové signály Sice přepíná analogové signály, ale řízení (adresu a blokování) má číslicové

  23. Ve schématu je nakreslen MPX se 6 adresními vstupy. Kolik má kanálů? 16 32 64 Kontrolní otázky – správné odpovědi – červeně Kolik adresních bitů musí mít 16 kanálový multiplexer? 3 4 5 3. Analogový v označení „Analogový multiplexer „znamená, že: Všechny vstupy i výstupy má analogové Zpracovává pouze analogové signály Sice přepíná analogové signály, ale řízení (adresu a blokování) má číslicové

  24. Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, Blokové schéma multiplexeru Obr. 2: vlastní, Blokové schéma 2 kanálového multiplexeru Obr. 3: vlastní , Schéma 2 kanálového multiplexeru, blokování typu E Obr. 4: vlastní, Blokové schéma 4 kanálového multiplexeru Obr. 5: vlastní, Schéma 4 kanálového multiplexeru, blokování typu Obr. 6: vlastní, Bloková schémata 32, 4 a 8 kanálového multiplexeru Obr. 7: vlastní, Schéma 32 kanálového multiplexeru skládaného z 4 k MPX

  25. Seznam použité literatury: [1] Matoušek, D.: Číslicová technika, BEN, Praha, 2001, ISBN 80-7232-206-0 [2] Blatný, J., Krištoufek, K., Pokorný, Z., Kolenička, J.: Číslicové počítače, SNTL, Praha, 1982 [3] Kesl, J.: Elektronika III – Číslicová technika, BEN, Praha, 2003, ISBN 80-7300-075-X [4] Pinker, J.,Poupa, M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN, Praha, 2006, ISBN 80-7300-198-5

  26. Děkuji za pozornost 

More Related