Что такое мультиплексор?

Что такое мультиплексор?

Мультиплексоры — это коммутационные устройства, которые выборочно направляют несколько входных сигналов в один выходной сигнал.

Мультиплексоры в цифровых схемах позволяют цифровым сигналам (битам) проходить выборочно, объединяя данные в один канал. Мультиплексоры в аналоговых схемах, с другой стороны, выборочно пропускают через себя аналоговые сигналы (напряжения или токи), тем самым объединяя информацию из различных источников сигнала в один канал.

Таким образом, мультиплексоры могут быть мощным инструментом для повышения эффективности и сложности проектирования схем.

Применение мультиплексоров

Мультиплексоры широко используются во многих приложениях проектирования цифровых и аналоговых схем. Мультиплексоры, особенно в цифровых ИС, используются в различных системах как ключевой компонент в цифровых схемах для выбора и переключения данных.

1. Схема выбора данных

Мультиплексоры выбирают один из нескольких входов данных для вывода. По этой причине он используется как селектор данных для выбора данных, которые будут переданы между ЦП и памятью и т. д. Поскольку необходимые данные могут быть выбраны путем адресации, мультиплексоры играют важную функцию в схемах передачи данных.

2. Схема аналого-цифрового преобразования

Мультиплексоры используются для выбора аналоговых входов в АЦП, которые преобразуют аналоговые входы в цифровые данные.

3. Коммуникационное оборудование

Мультиплексоры используются в проводном и беспроводном коммуникационном оборудовании для объединения нескольких каналов данных в одну линию передачи. Мультиплексоры обеспечивают временное мультиплексирование данных и повышают эффективность передачи.

4. Системы измерения и управления

Мультиплексоры используются для объединения нескольких каналов данных с датчиков и других устройств. Мультиплексоры упрощают систему измерения.

Принцип работы мультиплексоров

Мультиплексоры используются как для цифровых, так и для аналоговых измерений, но базовый механизм одинаков.

1. Цифровые мультиплексоры

Цифровые мультиплексоры — это устройства, которые выборочно подключают несколько цифровых входов к одному цифровому выходу. Они действуют как цифровой коммутатор. Существует несколько входных линий, каждая из которых имеет соответствующий управляющий сигнал.

Управляющий сигнал позволяет подключить любую входную линию к выходной линии. Выбор входной линии осуществляется управляющим сигналом с двоичным значением (0 или 1). Например, в 2-входовых мультиплексорах 1-битный управляющий сигнал может использоваться для выбора того, какой вход подключен к выходу. Если управляющий сигнал равен 0, выбирается первый вход; если управляющий сигнал равен 1, выбирается второй вход.

2. Аналоговые мультиплексоры

Аналоговые мультиплексоры выбирают один из нескольких аналоговых входов для аналогового выхода. Основными внутренними компонентами являются аналоговый коммутатор и декодер адреса.

Декодер адреса принимает цифровой адрес в качестве входного сигнала, который определяет входной канал, который необходимо выбрать. На основе этого сигнала адреса декодер адреса генерирует управляющий сигнал для соответствующего аналогового переключателя. Аналоговый переключатель использует этот управляющий сигнал для вывода указанного аналогового входа в аналоговой форме.

Таким образом, аналоговые мультиплексоры также могут выбирать любой аналоговый вход с помощью цифровой адресации. Благодаря своей способности переключать аналоговые сигналы на высокой скорости они используются в коммуникационном оборудовании.

Как выбрать мультиплексоры

При выборе мультиплексоров следует учитывать следующие моменты

1. Предполагаемое использование

Мультиплексоры бывают аналоговыми, цифровыми и высокочастотными, в зависимости от области применения. Важно выбрать тип, который соответствует области применения и требуемым характеристикам.

2. Количество входов и выходов

Количество входов и выходов мультиплексоров следует выбирать в соответствии с масштабом системы. Чем больше количество входов, тем больше конфигурация системы.

3. Скоростные характеристики

Скорость переключения мультиплексоров может быть особенно важна в некоторых областях применения. Для областей применения, требующих высокоскоростного переключения, проверьте скоростные характеристики. 

4. Диапазон рабочих частот

Для аналоговых мультиплексоров диапазон частот, в котором они могут работать, определяет их производительность. Необходимо подтвердить, что диапазон частот совместим с используемой полосой частот. 

5. Потребляемая мощность

Потребляемая мощность мультиплексоров — это еще один аспект для проверки спецификаций. Выбор маломощного устройства может способствовать экономии энергии системы.