مالتی پلکسر (Multiplexer) چیست؟

مالتی پلکسینگ (Multiplexing) اصطلاح عمومی است که برای توصیف عملکرد ارسال یک یا چند سیگنال آنالوگ یا دیجیتال تنها از طریق یک خط انتقال مشترک در زمانها یا سرعتهای مختلف استفاده می شود و به همین ترتیب ، دستگاهی که ما برای انجام این کار دقیقاً از آن استفاده می کنیم Multiplexer نامیده می شود. مالتی پلکسر ، که با نام  مختصر “MUX” یا “MPX” شناخته می شود ، یک مدار منطقی ترکیبی است که برای استفاده از یک خط خروجی مشترک با استفاده از یک سیگنال کنترل طراحی شده است. مالتی پلکسرها همانند سوئیچ های چرخشی بسیار سریع عمل می کنند چرا که چندین خط ورودی را می توانند با آدرس دهی باینری  به خروجی متصل یا کنترل کنند. مالتی پلکسر یا MUX می توانند مدارهای دیجیتالی ساخته شده از گیت های منطقی با سرعت بالا برای تغییر داده های دیجیتال یا باینری باشند یا می توانند انواع آنالوگ با استفاده از ترانزیستورها ، MOSFET یا رله ها باشند تا یکی از ورودی های ولتاژ یا جریان را به یک خروجی منفرد هدایت کنند. اصلی ترین شکل مولتی پلکسر همانطور که نشان داده شده سوئیچ چرخشی یک طرفه است.

کلید چرخشی  ، وسیله ای مکانیکی است که ورودی آن با چرخش شافت انتخاب می شود. به عبارت دیگر ، سوئیچ چرخشی یک سوئیچ دستی است که می توانید با استفاده از “روشن” یا “خاموش”  کردن ورودی های آن (اشاره به آدرس دهی)، داده ها یا خطوط سیگنال را انتخاب کنید. بنابراین چگونه می توانیم هر ورودی داده را با استفاده از دستگاه دیجیتال به طور خودکار انتخاب کنیم؟

در الکترونیک دیجیتال ، مولتی پلکسرها به عنوان انتخابگر داده ها نیز شناخته می شوند زیرا می توانند هر خط ورودی را “انتخاب” کنند ، از سوئیچ های آنالوگ جداگانه ای که در یک بسته IC واحد قرار دارند ساخته می شوند.

مالتی پلکسر ها از یک روش برای کاهش تعداد گیت های منطقی مورد نیاز در یک  مدار یا هنگامی که برای ارسال دو یا چند سیگنال دیجیتالی متفاوت به یک خط داده یا گذرگاه داده مورد نیاز است ، استفاده می کنند. به عنوان مثال ، یک مالتی پلکسر ۸ کاناله.

به طور کلی ، انتخاب هر خط ورودی در یک مالتی پلکسر توسط مجموعه دیگری از ورودی ها به نام خطوط کنترل انجام می گیرد و با توجه به شرایط باینری این ورودی ها  “HIGH” یا “LOW” ورودی انتخاب شده مستقیماً به خروجی متصل می شود ، یک مالتی پلکسر دارای تعداد زوج ۲ⁿ خط ورودی داده و تعداد n ورودی “کنترل” (باس آدرس دهی) است که با تعداد ورودی داده مطابقت دارد.  همانطور که نشان داده شده است ، می توانیم از گیت های منطقی NAND یک مولتی پلکسر ساده دو به یک (دو خط ورودی و یک خط خروجی) بسازیم.

ورودی A این مدار که به عنوان آدرس دهی یا سلکتور شناخته می شود در هر لحظه از زمان می تواند یکی از دو وردی I₀ یا I₁ را به خط خروجی Q متصل کند طبق جدول صحت مدار اگر مقدار A برابر با صفر منطقی باشد ورودی I1 به خروجی متصل شده و درنتیجه مقدار I1 به خروجی انتقال می یابد و اگر مقدار A برابر با یک منطقی باشد I1 مسدود شده و مقدار I0 به خروجی منتقل می شود بنابراین با مقدار دهی سلکتور A می توانیم هر یک از دو ورودی را به خروجی وصل کنیم 

مقدار دهی سلکتور A به صورت باینری انجام میگیرد با توجه به اینکه در این مدار طراحی شده تنها یک خط آدرس A داریم اگر تعداد خط آدرس دهی یا سلکتور برابر با n باشد پس حداکثر تعداد ورودی ها هم ۲ⁿ خواهد بود که در این مدار طراحی شده تعداد ورودی ها برابر با ۲^۱ یعنی دو ورودی خواهد بود.

مالتی پلکسر ۴ به ۱:

در این مدار مالتی پلکسر ۴ به ۱ در هر لحظه تنها یکی از ورودی ها می تواند به خروجی راه یابد و اینکه کدام ورودی به خروجی باید وصل شود توسط سلکتور a , b انجام می گیرد به عنوان مثال اگر بخواهید خروجی B را به خروجی وصل کنید باید مقدار سلکتور a را برابر با یک و مقدار سلکتور b را برابر با صفر قرار دهید اگر بخواهیم مقدار سلکتور را که با این مقدار آدرس دهی کردیم بخوانیم مقدار برابر با یک خواهد شد یعنی اگر ورودی ها را از صفر تا سه نامگذاری کنیم بنابراین مقدار ورودی یک که همان ورودی B میباشد به خروجی راه میابد به عنوان مثال دیگر اگر بخواهیم ورودی D را انتخاب کنیم باید سلکتور را با عدد سه مقدار دهی کنیم ، آدرس دهی همیشه به صورت باینری انجام میگیرد بنابراین باینری مقدار باینری عدد سه برابر با ۰b11 می باشد که سلکتور a به عنوان بیت کم ارزش مقدار یک منطقی و همینطور سلکتور b به عنوان بیت پر ارزش مقدار یک را خواهد ‘گرفت.

به عنوان مثال مالتی پلکسر ۴۰۵۲ یک مالتی پلکسر آنالوگ و مالتی پلکسر ۴۵۱۲ مالتی پلکسر نوع دیجیتال می باشد که میتوانید تهیه کنید و به صورت عملی با آنها آشنا شوید.

در پست بعدی به بررسی Demultiplexer که عملکردی برعکس multiplexer ها دارند خواهیم پرداخت.

و همینطور در پست های آینده مثال هایی از مالتی پلکسر و دی مالتی پلسکر (به صورت عملی) قرار داده خواهد شد.