일반적으로 " MUX "또는 " MPX " 라고도하는 멀티플렉서 라는 용어 는 사용 가능한 여러 입력 중 하나의 출력을 선택하는 것을 의미합니다. Shankar Balachandran (IIT-M) 교수 는 적은 수의 채널 또는 라인을 통해 많은 수의 정보 유닛을 전송하는 방법으로 멀티플렉싱을 설명 하고 디지털 멀티플렉서는 여러 입력 라인 중 하나에서 이진 정보를 선택하는 조합 논리 회로입니다. 단일 출력 라인으로 보냅니다.
이 기사에서는 이러한 멀티플렉서가 어떻게 작동하는지, 프로젝트를 위해 하나를 설계하는 방법을 배우고 , 브레드 보드 에서 실제 예제 를 사용해 하드웨어 작업을 확인합니다.
멀티플렉서의 기본:
멀티플렉서를 이해하는 가장 좋은 방법은 아래와 같이 다중 위치에있는 단일 극을 보는 것입니다. 여기에서 스위치에는 여러 입력 D0, D1, D2 및 D3이 있지만 출력 (Out) 핀은 하나만 있습니다. 컨트롤 노브는 사용 가능한 네 가지 데이터 중 하나를 선택하는 데 사용되며이 데이터는 출력 측에 반영됩니다. 이러한 방식으로 사용자는 사용 가능한 많은 신호 중에서 필요한 신호를 선택할 수 있습니다.
이것은 기계식 멀티플렉서의 일반적인 예입니다. 그러나 고속 스위칭 및 데이터 전송을 포함하는 전자 회로에서는 디지털 회로를 사용하여 필요한 입력을 매우 빠르게 선택할 수 있어야합니다. 제어 신호 (S1 및 S0)는 정확히 동일한 기능을 수행하며 제공된 신호를 기반으로 사용 가능한 여러 신호 중 하나의 입력을 선택합니다. 따라서 모든 멀티플렉서의 세 가지 기본 및 최소 최소 용어는 입력 입력 핀, 출력 핀 및 제어 신호입니다.
입력 핀: 하나를 선택해야하는 사용 가능한 신호 핀입니다. 이러한 신호는 디지털 신호 또는 아날로그 신호일 수 있습니다.
출력 핀: 멀티플렉서에는 항상 하나의 출력 핀만 있습니다. 선택한 입력 핀 신호는 출력 핀에서 제공됩니다.
제어 / 선택 핀: 제어 핀은 입력 핀 신호를 선택하는 데 사용됩니다. 멀티플렉서의 제어 핀 수는 입력 핀 수에 따라 다릅니다. 예를 들어 4 입력 멀티플렉서에는 2 개의 신호 핀이 있습니다.
목적을 이해하기 위해 위에 표시된 4 입력 멀티플렉서를 고려해 보겠습니다. 사용 가능한 4 개의 입력 라인 중 하나를 선택할 수있는 2 개의 제어 신호가 있습니다. 아래 진리표는 필요한 입력 핀을 선택하기위한 제어 핀 (S0 및 S1)의 상태를 보여줍니다.
이제 멀티플렉서의 기본을 이해 했으므로 애플리케이션 회로에서 가장 일반적으로 사용되는 2- 입력 멀티플렉서와 4- 입력 멀티플렉서에 대해 살펴 보겠습니다.
2- 입력 멀티플렉서:
이름에서 알 수 있듯이 2- 입력 멀티플렉서에는 2 개의 입력 라인과 1 개의 출력 라인이 있습니다. 또한 사용 가능한 두 개의 입력 핀 중에서 선택할 수있는 하나의 제어 핀만 있습니다. 2: 1 멀티플렉서의 그래픽 표현은 아래와 같습니다.
여기서 입력 핀은 D0 및 D1로 명명되고 출력 핀은 out으로 명명됩니다. 사용자는 제어 핀 S0을 사용하여 D0 또는 D1 입력 중 하나를 선택할 수 있습니다. S0이 낮게 유지되면 (로직 0) 입력 D0이 출력 핀에 반영되고 입력 S0이 높게 유지되면 (로직 1) 입력 D1이 출력 핀에 반영됩니다. 같은 것을 나타내는 진리표는 아래와 같습니다.
위의 표에서 볼 수 있듯이 제어 신호 S0이 0 일 때 출력은 D0의 신호 값 (파란색으로 강조 표시됨)을 반영하고 마찬가지로 제어 신호 S0이 1 일 때 출력은 D1의 신호 값을 반영합니다 (빨간색으로 강조 표시됨).). 패키지에서 바로 멀티플렉서로 작동하는 전용 IC 패키지는 거의 없지만 조합 논리 설계를 이해하려고 노력하고 있으므로 논리 게이트를 사용하여 위의 2 입력 멀티플렉서를 구축해 보겠습니다. 동일한 논리 회로도가 아래에 나와 있습니다.
로직 다이어그램은 NAND 게이트 만 사용하므로 성능 보드 또는 브레드 보드에 쉽게 구축 할 수 있습니다. 논리 다이어그램에 대한 부울 표현식은 다음과 같이 주어질 수 있습니다.
출력은 S = 0 '· D 0 '· D 1 + S 0 '· D 0 · D 1 + S 0 · D 0 · D 1 'S + 0 · D 0 · D (1)
우리는 논리 다이어그램을 훨씬 더 간단하고 쉽게 구성 할 수 있도록 공통 용어를 제거하여이 부울 표현식을 더 간단하게 할 수 있습니다. 단순화 된 부울 표현식은 다음과 같습니다.
출력 = S 0 '.D 0 + S 0.D 1
고차 멀티플렉서 (4: 1 멀티플렉서):
2: 1 멀티플렉서의 작동을 이해하면 4: 1 멀티플렉서도 이해하기 쉽습니다. 단지 4 개의 입력 핀과 2 개의 제어 라인이있는 1 개의 출력 핀이있을 것입니다. 이 두 제어 라인은 4 개의 서로 다른 조합 논리 신호를 형성 할 수 있으며 각 신호에 대해 하나의 특정 입력이 선택됩니다.
멀티플렉서의 제어 라인 수는 아래 공식을 사용하여 찾을 수 있습니다.
2 제어 라인 수 = 입력 라인 수
따라서 예를 들어 2: 1 멀티플렉서는 2 1 = 2 이기 때문에 1 개의 제어 라인을 가지며 4: 1 멀티플렉서는 2 2 = 4 이므로 2 개의 제어 라인을 갖게됩니다. 마찬가지로 더 높은 차수의 멀티플렉서를 계산할 수 있습니다.
또한 2: 1 및 4: 1 MUX와 같은 하위 멀티플렉서와 결합하여 8: 1 멀티플렉서와 같은 상위 MUX를 형성하는 것이 일반적입니다. 예를 들어 2: 1 멀티플렉서를 사용하여 4: 1 멀티플렉서를 구현해 보겠습니다. 2: 1 MUX를 사용하여 4: 1 MUX를 구성하려면 세 개의 2: 1 MUX를 함께 결합해야합니다.
최종 결과는 4 개의 입력 핀, 2 개의 제어 / 선택 핀 및 1 개의 출력 핀을 제공합니다. 처음 두 MUX를 달성하기 위해 병렬로 연결된 다음 두 MUX의 출력이 아래와 같이 세 번째 MUX에 입력으로 공급 됩니다.
처음 두 MUX의 제어 / 선택 라인은 함께 연결되어 단일 라인 (S 0) 을 형성 한 다음 세 번째 MUX 의 제어 라인이 두 번째 제어 / 선택 신호로 사용됩니다. 따라서 마지막으로 4 개의 입력 (W0, W1, W2 및 W3)과 하나의 출력 (f) 만있는 멀티플렉서를 얻습니다. 4: 1 멀티플렉서 의 진리표 는 다음과 같습니다.
위의 표에서 볼 수 있듯이 제어 신호 핀 (S0 및 S1)에 제공된 각 값 세트에 대해 출력 핀의 입력 핀과 다른 출력을 얻습니다. 이런 식으로 MUX를 사용하여 사용 가능한 4 개의 입력 핀 중 하나를 선택하여 작업 할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 제어 핀 (S0 및 S1)은 디지털 회로를 사용하여 자동으로 제어됩니다. MUX 역할을 할 수 있고 작업을 쉽게 할 수있는 특정 전용 IC가 있으므로 살펴 보겠습니다.
IC 4052를 사용한 멀티플렉서의 실제 구현:
우리가 배운 이론이 더 합리적 일 수 있도록 실제로 물건을 만들고 검증하는 것은 항상 흥미 롭습니다. 이제 4: 1 멀티플렉서를 구축하고 작동 방식을 확인하겠습니다. 여기서 사용하는 IC는 내부에 두 개의 4: 1 멀티플렉서 가있는 MC14052B 입니다. IC의 핀아웃은 다음과 같습니다.
여기서 X0, X1, X2 및 X3 핀은 4 개의 입력 핀이고 핀 X는 해당 출력 핀입니다. 제어 핀 A와 B는 출력 핀에 필요한 입력을 선택하는 데 사용됩니다. Vdd 핀 (핀 16)은 + 5V 인 공급 전압에 연결해야하며 Vss 및 Vee 핀은 접지해야합니다. Vee 핀은 활성 로우 핀인 활성화 용이므로이 IC를 활성화하려면 접지해야합니다. MC14052는 아날로그 멀티플렉서로 입력 핀에도 가변 전압을 공급할 수 있으며 출력 핀을 통해 동일한 값을 얻을 수 있습니다. 아래 GIF 이미지는 IC가 제공된 제어 신호를 기반으로 가변 입력 전압을 출력하는 방법을 보여줍니다. 입력 핀의 전압은 1.5V, 2.7V, 3.3V 및 4.8V이며 이는 주어진 제어 신호를 기반으로 출력 핀에서도 얻습니다.
이 회로를 브레드 보드 위에 조립하고 작동하는지 확인할 수도 있습니다. 이를 위해 제어 핀 A 및 B에 대한 입력 인 두 개의 푸시 버튼을 사용했습니다. 일련의 전위 분배기 조합을 사용하여 핀 12, 14, 15 및 11에 가변 전압을 제공했습니다. 출력 핀 13은 LED. LED에 공급되는 가변 전압으로 인해 제어 신호에 따라 밝기가 달라집니다. 일단 빌드 된 회로는 다음과 같습니다.
회로 의 전체 작동 비디오 는이 페이지 하단에서도 찾을 수 있습니다. 멀티플렉서의 작동을 이해하고 프로젝트에서 사용할 위치를 알고 있기를 바랍니다. 의견이나 의문 사항이 있으시면 아래 댓글란에 남겨 주시면 최선을 다해 답변 드리겠습니다. 또한 포럼을 사용하여 기술적 의심을 해결하고이 커뮤니티의 다른 구성원과 지식을 공유 할 수 있습니다.