МультиплексорМультиплексор
является
устройством,
которое
осуществляет выборку одного из нескольких входов и
подключает его к своему выходу.
Мультиплексор
(от
английского
multiplex
–
многократный) это телекоммуникационное устройство,
объединяющее несколько потоков данных или каналов
в один выходной сигнал (групповой поток).

Определения

Мультиплексор осуществляет выборку одного из нескольких входов и
подключает его к своему выходу, в зависимости от состояния двоичного
кода.
Мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом
и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот
вход, чей номер соответствует двоичному коду.
Или мультиплексор - это устройство, преобразующее параллельный код в
последовательный.

Мультиплексор имеет несколько информационных входов (D0, D1, ...), адресные входы (А0 А1, ...), вход для подачи сигнала С и

один выход Q.

Каждому информационному входу мультиплексора
присваивается номер, называемый адресом.
При подаче сигнала на вход С мультиплексор выбирает
один из входов, адрес которого задается двоичным
кодом на адресных входах, и подключает его к выходу.

Мультиплексор

Т.о., подавая на адресные входы адреса различных
информационных входов, можно передавать цифровые
сигналы с этих входов на выход Q.
Число информационных входов nинф и число адресных
входов nадр связаны соотношением nинф = 2nадр.

У мультиплексора может быть, например, 16 входов и
один выход.
Если к этим входам присоединить 16 источников
цифровых сигналов – генераторов последовательных
цифровых слов, то байты от любого из них можно
передавать на единственный выход.
Для выбора любого из 16 каналов необходимо иметь 4
входа селекции (24=16), на которые подается двоичный
адрес канала.

Для передачи данных от канала номер 9 на входах
селекции необходимо установить код 1001.
Мультиплексоры часто называют селекторами или
селекторами-мультиплексорами.

Таблица истинности мультиплексора

Адресные
входы
Сигнал С
Выход
A1
A0
*
*
0
0
0
0
1
D0
0
1
1
D1
1
0
1
D2
1
1
1
D3

Пример

Например, при задании адреса AlA0 = ll2 = 310 на
выход
Q
будет
передаваться
сигнал
информационного входа с адресом 310, т. е. D3.

Управляющий сигнал С

При отсутствии управляющего сигнала (C = 0) связь
между информационными входами и выходом
отсутствует (Q = 0).
При подаче управляющего сигнала (C = l) на выход
передается
логический
уровень
того
из
информационных входов Di, номер которого i в
двоичной форме задан на адресных входах.

Функции мультиплексора

По таблице истинности можно записать логическое выражение для
выхода Q.
Логическое выражение мультиплексора (*)

Схема функционирования

Использование мультиплексоров для синтеза комбинационных устройств

Мультиплексоры могут быть использованы для синтеза
логических функций.
При этом число используемых в схеме элементов
(корпусов интегральных микросхем) может быть
значительно уменьшено.

Логическое выражение мультиплексора

Логическое выражение мультиплексора (*) содержит члены со
всеми комбинациями адресных переменных.
Следовательно, если требуется синтезировать функцию трех
переменных f(x1, x2, х3), то две из этих переменных (например, x1,
х2) могут быть поданы на адресные входы А1, и А0, и третья x3 - на
информационный вход.

Таблица истинности

Схема функционирования

Выводы

на четырехвходовых мультиплексорах может быть синтезирована
любая функция трех переменных,
на восьмивходовых мультиплексорах - любая функция четырех
переменных и т. д.

Реализация ЛФ от 4-х переменных

Демультиплексоры

Демультиплексор имеет один информационный вход и
несколько выходов.
Он представляет собой устройство, которое осуществляет
коммутацию входа к одному из выходов, имеющему
заданный адрес (номер).
С их помощью сигналы с одного информационного входа
распределяются в требуемой последовательности по
нескольким выходам.

При m адресных входах демультиплексор может иметь
до 2m выходов.
В виде микросхемы, специально предназначенной для
этого, демультиплексор не реализуется.
Демультиплексор
реализуется
на
имеющем вход разрешения работы E.
дешифраторе,

Пример реализации демультиплексора на основе дешифратора предлагается на рисунке.

Символическое изображение демультиплексора с четырьмя выходами

Использование демультиплексора может
существенно упростить построение
логического устройства, имеющего несколько
выходов, на которых формируются различные
логические функции одних и тех же
переменных.

Двухканальный мультиплексора

Реализация заданной функции с помощью мультиплексора

Для реализации функции на мультиплексоре необходимо подать на информационный
вход мультиплексора с номером N сигнал, значение которого равно
соответствующему значению функции F1, т. е. на входы с номерами 1, 2, 4, 5 следует
подать уровень логического нуля, а на остальные - уровень логической единицы.
Постройте схему.

Разработать, собрать и проверить работу схемы на основе мультиплексора 8х1, реализующую заданную логическую функцию Y.

1.
Y=C’B’+CA
2.
Y=B’A’+C’B’+C’A’
3.
Y=C’B’A’+CB’A+C’BA
4.
Y=CA+B’A’+C’A’
5.
Y=AC+BA
6.
Y=C’A+B’A’+C’B
7.
Y=C’+AB’+AC
8.
Y=CBA+C’B’A’
9.
Y=AC+A’B’C
10.
Y=C’+B’C+AB

На сегодняшний день приобретение дополнительной техники или специальных устройств является достаточно дорогим удовольствием. Для того, чтобы сохранить свои финансовые затраты, довольно часто используют такие устройства, как мультиплексор и демультиплексор, которые являются своеобразными селекторами данных.

В случае с мультиплексором есть возможность через один выход пропустить информацию с нескольких входов. А демультиплексор действует с точностью наоборот – распределяет полученные данные с одного входа на разные выходы.

Мультиплексор представляет собой такое оборудование, которое содержит в себе несколько входов сигнала, один или несколько входов управления и лишь один общий выход. Данное устройство дает возможность передавать определенный канал из одного из имеющихся входов на специальный и единственный выход.

При всем этом выбирается вход с помощью подачи определенной комбинации сигналов управления. Чаще всего мультиплексор необходим там, где нужно обустраивать для передачи сигналов большое количество каналов (сигналов), а денег и технического оснащения для этого нет.

Работоспособность данного типа устройства основана на том, что сигнал связи, даже в случае, если он один, очень часто не применяется на всю мощность. По этой причине имеется лишнее место для запуска других потоков информации по одной линии.

Разумеется, что если все эти потоки пускаются в изначальном виде и в одно и то же время, то на выходе получится обычная мешанина информационных данных, которую будет практически нереально расшифровать. Из-за этого мультиплексор производится при помощи разделения потоков информации разнообразными методами.

Разделение по частотным полосам – это когда все потоки данных идет в одно и то же время, но с разной частотой. При этом не происходит смешивание потоков. Кроме этого, есть возможность пустить потоки в различных временных линиях. Также особо популярным является способ кодирования. В этом случае все потоки обозначаются специальными знаками, кодируются и одновременно отправляются.

Мультиплексоры классифицируют по нескольким критериям: по месту использования или по своим целевым задачам и так далее.


 Линия связи мультиплексора и демультиплексора

Основным различием мультиплексоров считается то, каким образом происходит уплотнение сигналов в один сплошной поток.

Мультиплексирование бывает таких видов:

  • временного характера;
  • пространственного типа;
  • кодовым;

Как правило, если каналы являются проводными, то в применении актуальны первые два метода, а для беспроводных каналов применяются все четыре варианта. Обычно, если речь идет о мультиплексоре, то подразумевается проводное устройство.

По этой причине стоит более подробно ознакомиться с частотным и временным методами:

Методы мультиплексирования


Чтобы исполнить частотное мультиплексирование необходимо для всех потоков определить определенный частотный период. Перед самим процессом нужно переместить спектра всех каналов, что входят в период иной частоты, что не будет никак пересекаться с иными сигналами. Кроме того, для обеспечения надежности, меж частотами делают определенные интервалы для дополнительной защиты. Данный метод применяют и в электрических, и в оптических связных линиях.

Временной вариант


 Временное мультиплексирование и демультиплексирование

Чтобы передать каждый сигнал в сплошном потоке, что входит, имеется определенное количество времени. В этом случае, перед устройством стоит особая задача – гарантировать доступ циклов к общей среде перенаправления для потоков, которые входят на маленький временной промежуток.

При этом необходимо сделать так, чтобы не возникло нежелательное накладывание каналов друг на друга, которое смешивает информацию. Для этого используют специальные интервалы для защиты, которые ставят меж этими самыми каналами.

Этот способ используют, как правило, для цифровых связных каналов.

Классификация мультиплексоров

Мультиплексоры существуют таких видов:

  1. Терминальные. Их размещают на концах связных линий.
  2. Ввода и вывода. Такие устройства встраивают в разрыв связных линий, чтобы из сплошного потока выводить определенные сигналы. При их помощи можно обойтись без дорогостоящих мультиплексоров терминального типа.

Также мультиплексоры классифицируются таким способом:

Аналоговые мультиплексоры


Ключи аналогового типа являются специальными аналого-дискретными элементами. Аналоговый ключ может быть представлен в качестве отдельно взятого устройства. Набор такого рода ключей, которые работают на единственный выход с цепями выборки определенного ключа, являются специальным аналоговым мультиплексором. Аналоговое оборудование в каждый период времени выбирает определенный входной канал и направляет его на специальное устройство

Цифровые мультиплексоры


Цифровые оборудования делятся на мультиплексоры второго, первого и иных высоких уровней. Цифровые мультиплексоры дают возможность принимать сигналы цифрового типа из устройств низкого уровня. При этом можно их записать, образовать цифровое течение высокого уровня. Таким образом, входящие потоки синхронизируются. Также можно отметить, что они обладают одинаковыми скоростями.

Области применения

Видеомультиплексоры применяют в телевизионной технике и различных дисплеях, в системах охранного видеонаблюдения. На мультиплексировании базируется GSM-связь и разнообразные входные модемы провайдеров в интернете. Также данные устройства применяют в GPS-приемниках, в волоконно-оптических связных линиях широкополосного типа.

Мультиплексоры используют в различных делителях частоты, специальных триггерных элементах, особых сдвигающихся устройствах и так далее. Их могут применять для того, чтобы преобразовать определенный параллельный двоичный код в последовательный.


 Схема применения оптического мультиплексора

Структура мультиплексора

Мультиплексор состоит из специального дешифратора адреса входной линии каналов, разнообразных схем, в том числе и схемы объединения.

Структуру мультиплексора можно рассмотреть на примере его общей схемы. Входные данные логического типа поступают на выходы коммутатора, и далее через него направляются на выход. На вход управления подается слова адресных каналов. Само устройство тоже может обладать специальным входом управления, который дает возможность проходить или не проходить входному каналу на выход.

Существуют типы мультиплексоров, которые обладают выходом с тремя состояниями. Все нюансы работы мультиплексора зависят от его модели.

Демультиплексор

Демультиплексор представляет собой логическое устройство, которое предназначено для того, чтобы свободно переключать сигнал с одного входа информации на один из имеющихся информационных выходов. На деле демультиплексор является противоположностью мультиплексору.

Во время передачи данных по общему сигналу с разделением по временному ходу необходимо как использование мультиплексоров, так и применение демультиплексоров, то есть прибор обратного функционального назначения. Это устройство распределяет информационные данные из одного сигнала между несколькими приемниками данных.

Особым отличием данного типа устройства от мультиплексоров считается то, что есть возможность обледенить определенное количество входов в один, не применяя при этом дополнительных схем. Но для того, чтобы увеличить нагрузку микросхемы, на выходе устройства для увеличения входного канала рекомендуется установить специальный инвертор.

В схеме самого простого такого устройства для определенного выхода применяется двоичный дешифратор. Стоит отметить, что при подробном изучении дешифратора, можно сделать демультиплексор гораздо проще. Для этого необходимо ко всем логическим элементам, которые входят в структуру дешифратора прибавить еще вход. Данную структуру достаточно часто называют дешифратором, который имеет вход разрешения работы.

На что следует обратить внимание при выборе мультиплексора?

  1. Какие камеры используются – черно-белые, цветные?
  2. Общее количество камер, которое возможно подключить к устройству.
  3. Тип мультиплексора.
  4. Разрешение устройства.
  5. Наличие детектора, определяющего движение.
  6. Можно ли подключить второй экран монитора?

При выборе мультиплексора или демультиплексора необходимо учитывать все нюансы и технические характеристики устройства.

Мультиплексоры – это специальные сетевые устройства, которые предназначаются для передачи различных потоков информации с большой скоростью. При передаче используется единичная линия связи. Передаваемый поток информации должен обладать маленькой скоростью.

Использование мультиплексоров – актуальная, быстрая и экономная мера. Их применение позволяет отказаться от создания нового канала связи, передающего информацию, независимо проводного или беспроводного.

Особенные черты мультиплексоров

Некоторые моменты влияют на строение мультиплексоров:

1. Количество компонентов, которые являются доступными.
2. Какая технология была применена при создании мультиплексора.
3. Конфигурация мультиплексора. Этот фактор зависит от того, какие задачи будут ставиться перед мультиплексором.

Большой популярностью пользуются модульные мультиплексоры. Это современные конструкции приборов, имеющие некоторое количество сменных модулей. При помощи таких сменных модулей обеспечена возможность, которая позволит изменить конфигурацию мультиплексора, в соответствии с требованиями пользователя и условиями использования.

Работа мультиплексора во многом схожа с работой коммутаторов, обеспечивающих возможность подключения нескольких входов и выхода. Такое сетевое оборудование приводится в действие с помощью двух типов входа. По одному разрешающему и управляющему входу.

На видео: Принцип работы мультиплексора.

Виды мультиплексоров

Мультиплексор – это сетевой специальный прибор. У него несколько простых и управляющих входов и один выход. Наличие определенного числа таких входов определяется имеющимися требованиями пользователя. Обычно количество входов ограничивается максимальным количеством – 16. Сколько будет входов у мультиплексора, столько можно будет каналов для связи. Для обеспечения большего числа входов используют технологию каскадного дерева. Этим обеспечивается создание необходимого пользователю количества сетевых каналов связи на одном сетевом устройстве.

Мультиплексоры могут быть следующих типов:

Цифровой мультиплексор. Такое устройство выполняет копирование сигналов на выходе. Входом и выходом при копировании сигнала не используется связь, работающая с помощью электрических импульсов.

Где применяются мультиплексоры

Мультиплексоры используются во многих областях жизни и работы человека. Очень часто мультиплексоры применяются в телекоммуникационных системах, системах видеонаблюдения и в других областях. Практически все сферы являются очень перспективными для использования мультиплексоров.
Энергетическая сфера очень широко использует мультиплексоры. В этой сфере такие устройства способствуют передаче информационных данных от различных датчиков, которые расположены друг от друга на большом расстоянии.

Информация передается с использованием единичной линии. Коммуникационные сети достаточно часто используют мультиплексоры. Они помогают уменьшить стоимость связи. Именно поэтому операторы связи его часто используют. Результат работы мультиплексора будет более заметным, при условии дальнего расстояния между АТС.

Достаточно популярным становится применение мультиплексоров для проведения видеоконференцсвязи. Это подразумевает двустороннюю передачу, с последующей обработкой, преобразованием и дальнейшим представлением интерактивных информационных данных. Все это происходит в настоящем времени и сигнал передается на достаточно большое расстояние. При организации видеоконференцсвязи учитывается ее вид. От этого вида зависит использование различных специальных сетевых устройств. Могут использоваться специальные групповые или индивидуальные терминалы для проведения видеоконференции.

Индивидуальный терминал применяется при использовании специального режима видеосвязи в реальном времени на своем рабочем месте. Как индивидуальный терминал может использоваться ноутбук, персональный компьютер, смартфон, планшет или специальный терминал, обеспечивающий видеосвязь. Групповой терминал применяется для проведения групповой видеосвязи. Для этого используются комнаты, в которых расположено специальные сетевые приборы. Такие системы имеют только 1 общий выход и некоторое количество входов, которое необходимо для создания видеосвязи. Это могут обеспечить данные сетевые устройства –мультиплексоры.
Для создания новых локальных сетей или расширения возможностей у уже имеющихся всегда используются мульт