Πολυπλέκτης

Ο πολυπλέκτης είναι όρος της της ηλεκτρονικής και των τηλεπικοινωνιών. Είναι ένα συνδυαστικό κύκλωµα, το οποίο επιλέγει τη δυαδική πληροφορία µιας από πολλές γραµµές εισόδου (κανάλια εισόδου) και την κατευθύνει σε µια µοναδική γραµµή εξόδου.^[1] Η επιλογή της συγκεκριµένης γραµµής εξόδου ελέγχεται από ειδικές γραµµές επιλογής. Κανονικά, υπάρχουν ${\displaystyle 2^{n}}$ γραµµές εισόδου και ${\displaystyle n}$ γραµµές επιλογής, των οποίων οι τιµές καθορίζουν ποια είσοδος επιλέγεται. ^[2]

Χρησιμοποιούνται κυρίως για να αυξηθεί η ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να μεταδοθούν μέσω ενός δικτύου σε ορισμένες ποσοστώσεις χρόνου και ζώνης, επομένως ο όρος χρησιμοποιείται, τόσο στο πλαίσιο της Ηλεκτρονικής όσο και στις Τηλεπικοινωνίες.^[1]

Ηλεκτρονικό Κύκλωμα

Κύριο Σύμβολο (IEC) Πολυπλέκτη

Στα ηλεκτρονικά, ο όρος μπορεί να αναφέρεται σε έναν τύπο ολοκληρωμένου κυκλώματος ή σε μια συγκεκριμένη πλήρη συσκευή.

Στην πρώτη περίπτωση, ένας πολυπλέκτης (επίσης αποκαλούμενος επιλογέας) είναι μια συσκευή ικανή να επιλέγει ένα και μόνο ηλεκτρικό σήμα μεταξύ διαφορετικών σημάτων εισόδου βάσει της τιμής των εισόδων επιλογής. Υπάρχουν πολυπλέκτες τόσο για ψηφιακά (mux) όσο και για αναλογικά σήματα (amux).

Για παράδειγμα, ένας πολυπλέκτης 2 εισόδων είναι μια απλή λογική πύλη της οποίας η έξοδος Υ παίρνει την τιμή μιας από τις δύο εισόδους Α ή Β με βάση την τιμή της τρίτης εισόδου επιλογής S. Η εξίσωση Boolean είναι:

${\displaystyle Y=(A\cdot {\overline {S}})+(B\cdot S)}$

Που μπορεί να εκφραστεί από τον ακόλουθο πίνακα αλήθειας:

Input			Output
${\displaystyle A}$	${\displaystyle B}$	${\displaystyle S}$	${\displaystyle Y}$
1	1	0	1
1	0	0	1
0	1	0	0
0	0	0	0
1	1	1	1
1	0	1	0
0	1	1	1
0	0	1	0

ή σε πιο απλή μορφή:

${\displaystyle \scriptstyle S}$	${\displaystyle \scriptstyle Z}$
0	A
1	B

Αυτός ο πίνακας αλήθειας δείχνει ότι όταν ο επιλογέας είναι ίσος με το "0", τότε το Y είναι συνδεδεμένο στο Α. ενώ όταν ο επιλογέας είναι ίσος με "1", το Υ εξαρτάται από το Β.^[3]

Συνήθως χρησιμοποιείται με πολλές γραµµές εισόδου. Για παράδειγμα, ένας πολυπλέκτης οκτώ εισόδων μπορεί να ταξινομήσει οκτώ διαφορετικά σήματα, χρησιμοποιώντας τρία σήματα λογικής επιλογής. Τα σήματα εισόδου αριθμούνται από το Χ 0 έως το Χ 7 και οι είσοδοι επιλογής αριθμούνται S ₂ , S ₁ και S ₀ . Αν τα S ₂ και S ₀ είναι στο '1' και το S ₁ είναι στο '0', για παράδειγμα, η έξοδος θα είναι ίση με Χ ₅ .

Γενικά, οι πολυπλέκτες μπορούν να υλοποιηθούν με στοιχειώδεις λογικές πύλες, όπως AND, OR, NAND κλπ.

Μεγαλύτεροι πολυπλεκτές

Οι μεγαλύτεροι πολυπλέκτες είναι σύνηθης και χρειάζονται ${\displaystyle \scriptstyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil }$ επαφές για ${\displaystyle n}$ γραµµές εισόδους. Κοινά μεγέθη είναι 4 προς 1, 8 προς 1 και 16 προς 1. Δεδομένου ότι η ψηφιακή λογική χρησιμοποιεί δυαδικές τιμές, χρησιμοποιούνται εξουσίες 2 (4, 8, 16) για τον μέγιστο έλεγχο ενός αριθμού εισόδων για τον δεδομένο αριθμό επιλογών εισόδου.

• 
  4-προς-1 mux
• 
  8-προς-1 mux
• 
  16-προς-1 mux

Η εξίσωση για έναν 4-προς-1 πολυπλεκτή είναι:

${\displaystyle Z=(A\cdot {\overline {S_{0}}}\cdot {\overline {S_{1}}})+(B\cdot S_{0}\cdot {\overline {S_{1}}})+(C\cdot {\overline {S_{0}}}\cdot S_{1})+(D\cdot S_{0}\cdot S_{1})}$

Αλυσίδα πολυπλεκτών

Μεγαλύτεροι πολυπλέκτες μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας μικρότερους πολυπλέκτες ενομένους. Για παράδειγμα, ένας πολυπλέκτης 8 προς 1 μπορεί να κατασκευαστεί από δύο πολυπλέκτες 4 προς 1 και έναν 2 προς 1. Οι έξοδοι των δύο 4-προς-1 τροφοδοτούνται στον 2-προς-1 με τις γραμμές επιλογέα των 4-προς-1 να ενόνονται παράλληλα δίνοντας συνολικό αριθμό γραμμών εισόδου 3, το οποίο ισοδυναμεί με πολυπλέκτη 8-to -1.

Αποπολυπλέκτης

Κύριο Σύμβολο (IEC) Αποπολυπλέκτη.

Αποπολυπλέκτης είναι ένα κύκλωμα που μπορεί να διανείμει ή παράγουν πολλαπλές εξόδους από μία μόνο είσοδο. Μπορεί συχνά να αναφέρεται ως διανομέας δεδομένων ή demux. Μπορεί να εκτελέσει πολλούς διακόπτες εξόδου με μία είσοδο. Οι γραμμές εξόδου του αποπολυπλέκτη είναι ${\displaystyle n}$ σε αριθμό, ο αριθμός γραμμής επιλογής είναι ${\displaystyle m}$ και ${\displaystyle n=2m}$. Το σήμα ελέγχου ή ο κωδικός εισόδου επιλογής αποφασίζει τη γραμμή εξόδου την οποία πρέπει να μεταδώσει η είσοδος. Το demux μπορεί επίσης να εκτελέσει ως δυαδικό σε δεκαδικό αποκωδικοποιητή. Για αυτό, η γραμμή εισαγωγής δεδομένων πρέπει να είναι στο επίπεδο λογικής 1 και η δυαδική είσοδος δίνεται στις επιλεγμένες γραμμές εισόδου. Η αντίστοιχη γραμμή θα δώσει την έξοδο. Στο σχεδιασμό πολλαπλών συνδυαστικών κυκλωμάτων, αυτό το κύκλωμα είναι πραγματικά χρήσιμο.

Δεδομένου ότι η ανάγκη για τον αριθμό των πακέτων είναι τουλάχιστον για αποπολυπλέκτης. Η λειτουργία αυτού του κυκλώματος είναι η οπίσθια όψη του πολυπλέκτη.

Ψηφιακός Αποπολυπλέκτης

Οι αποπολυπλέκτες λαμβάνουν μία είσοδο δεδομένων και έναν αριθμό εισόδων επιλογής και έχουν πολλές εξόδους. Προωθούν την είσοδο δεδομένων σε μία από τις εξόδους ανάλογα με τις τιμές των εισόδων επιλογής. Οι αποπολυπλέκτες είναι μερικές φορές βολικοί για το σχεδιασμό λογικής γενικού σκοπού, διότι αν η είσοδος του αποπολυπλέκτη είναι πάντα αλήθεια, ο αποπολυπλέκτης λειτουργεί ως αποκωδικοποιητής. Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε λειτουργία των δυαδικών ψηφίων επιλογής μπορεί να κατασκευαστεί με τη σωστή εισαγωγή των σωστών συνιστωσών εξόδου.

Εάν το Χ είναι η είσοδος και ο S είναι ο επιλογέας, και τα Α και Β είναι οι έξοδοι:

${\displaystyle A=(X\cdot {\overline {S}})}$

${\displaystyle B=(X\cdot S)}$

Παράδειγμα: Single Bit 1-προς-4 αποπολυπλέκτης

Τηλεπικοινωνίες

Παράδειγμα απλού τηλεφωνικού πολυπλέκτη και αποπολυπλέκτη

Στις τηλεπικοινωνίες, ένας πολυπλέκτης (ή muldex) είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να μοιράζεστε τη διαθέσιμη χωρητικότητα ενός μέσου μετάδοσης ( οπτική ίνα, συνεστραμμένου (σύστροφου) ζεύγους χαλκού κ.λπ.) μεταξύ πολλαπλών διαύλων μετάδοσης (multiplexing).

Στη λήψη, η συμπληρωματική συσκευή ονομάζεται αποπολυπλέκτης και επιτρέπει την διαχωρισμό των διαφορετικών αρχικών καναλιών μετάδοσης.

Η πολυπλεξία μπορεί να είναι διαίρεση χρόνου ή συχνότητας. Σε ένα γενικό μέσο, ​​οι δύο μέθοδοι είναι ασυμβατες και απαιτούν αποκλειστικά μία να χρησιμοποιηθεί, ακόμη και αν θεωρητικά μπορούν να συνδυαστούν μαζί με έναν ιεραρχικό τρόπο (για παράδειγμα, ένα πολυπλεγμένο σήμα διαχωρισμού χρόνου μπορεί να εισαχθεί σε ένα κανάλι ενός συστήματος διαίρεσης συχνότητα ή αντίστροφα).

Και οι δύο τεχνικές μπορούν να εφαρμόστουν με αναλογικό σήμα όσο και με ψηφιακό σήμα.

Παραπομπές

1. Dean, Tamara (2010). Network+ Guide to Networks. Delmar. σελίδες 82–85. 
2. Debashis, De (2010). Basic Electronics. Dorling Kindersley. σελ. 557. 
3. Crowe, John and Barrie Hayes-Gill (1998) Introduction to Digital Electronics pp. 111-113