Мультиплексор - це Мультиплексори і демультиплексори

У комп'ютерних схемах використовується безліч деталей, які окремо здаються марними (і в більшості випадків вони таковими є). Але варто їх, дотримуючись законів фізики, зібрати в логічну систему, як вони можуть виявитися просто незамінними. Хорошим прикладом є мультиплексори і демультиплексори. Вони відіграють важливу роль при створенні систем зв'язку. Мультиплексор – це нескладно. І ви самі в цьому переконаєтеся, прочитавши статтю.

Мультиплексор – це що?

Під мультиплексором розуміють пристрій, який вибирає один з кількох входів, а потім підключає до свого виходу. Все залежить від стану двійкового коду. Мультиплексор використовується як перемикач сигналів, який має кілька входів і один вихід. Механізм його роботи можна описати такою таблицею:



Подібні таблиці можна побачити при вивченні програмування, а конкретніше – при вирішенні задач логічного вибору. Спочатку про аналоговий мультиплексор. Вони з'єднують входи і виходи безпосередньо. Існує оптичний мультиплексор, який є більш складними. Вони просто копіюють одержувані значення.

Що таке демультиплексор?

Під демультиплексором розуміють пристрій з одним входом та безліччю виходів. Що до чого буде підключатися - визначає двійковий код. Для цього він зчитується, і вихід, який має необхідне значення, підключається до входу. Як бачите, дані пристрої не обов'язково повинні діяти в парі для повноцінної роботи, а свою назву одержали за виконуваного функціоналу.

Схема мультиплексора

Давайте розглянемо схему мультиплексора. Найбільша частина – це елемент І-АБО. Він може мати різну кількість входів, починаючи від двох і теоретично до нескінченності. Але, як правило, більше ніж на 8 входів їх не роблять. Кожен окремий вхід називається інвертором. Ті, що розташовані зліва, називають інформаційними. Посередині знаходяться адресні входи. Справа зазвичай підключається елемент, який визначає, чи буде працювати сам мультиплексор. Це може бути доповнено входом з інверсією. Для письмового позначення кількості входів і для показу, що це мультиплексор, використовують записи такого типу: «1*2». Під одиницею розуміють кількість висновків, що йдуть в пристрій. Двійка використовується для позначення виходу і зазвичай дорівнює 1. В залежності від кількості адресних входів визначається, якою буде розряд у мультиплексора, і в даному випадку використовується формула: 2 n . Замість n якраз і підставляють необхідне значення. В даному випадку 2 2 = 4. Якщо для двійкового або трійкового мультиплексора різниця кількості входів і виходів становить відповідно два і три, то кажуть, що вони повні. При меншому значенні вони неповні. Ось такий пристрій має мультиплексор. Схема додатково представлена у вигляді зображення, щоб ви мали повне уявлення про його будову.

Схема демультиплексора

Для комутації каналів в демультиплексорах використовуються тільки логічні елементи «І». Враховуйте, що КМОП мікросхеми часто будуються із застосуванням ключів на польових транзисторах. Тому до них не застосовується поняття демультиплексора. Чи можна зробити так, щоб один пристрій могла змінити свої властивості на діаметрально протилежні? Так, якщо поміняти місцями інформаційні виходи і входи, внаслідок чого до назви "мультиплексор" можна додавати префікс «де». За своїм призначенням вони схожі на дешифратори. Незважаючи на наявну різницю, обидва приладу у вітчизняних мікросхемах позначаються одними й тими ж літерами – ІД. Демультиплексори виконують однооперандні (одновходние, унітарні) логічні функції, які мають значну кількість можливих варіантів реакції на сигнал.

Види мультиплексорів

В основному розрізняють всього два види мультиплексорів:

Термінальні. Даний тип мультиплексорів мають на кінцях лінії зв'язку, по якій здійснюється передача даних.

Введення/Виведення. Вони застосовуються в якості інструментарію, який встановлюється в розрив лінії зв'язку, щоб вивести кілька каналів інформації із загального потоку. Таким способом обходять необхідність установки термінальних мультиплексорів, які є більш дорогими механізмами.

Вартість мультиплексорів

Варто підмітити, що мультиплексори – задоволення не з дешевих. Найдешевший на сьогодні варто більше 12 тисяч рублів, верхня межа – 270000. Але навіть при таких цінах вони все одно майже завжди вигідніше прокладання нової лінії. Але така вигода є, тільки якщо є кваліфіковані кадри, які зможуть виконати весь обсяг робіт належним чином і встановлять правильно мультиплексор. Ціна може трохи підвищитися, якщо немає штатного фахівця. Але їх завжди можна найняти в спеціалізованих компаніях.

Мультиплексування

Мультиплексування сигналів здійснюється із-за значної вартості самих каналів зв'язку, а також з-за витрат з їх обслуговуванням. До того ж з чисто фізичної точки зору те, що є зараз, не використовується на повну потужність. Установка мультиплексора для роботи в системі є більш вигідною в грошовому відношенні, ніж організація нового каналу. До того ж на цей процес доводиться витрачати менше часу, що теж передбачає певні матеріальні вигоди.
В рамках статті ознайомимося з принципом дії частотного мультиплексування. При ньому під кожен вхідний потік у загальному каналі зв'язку спеціально виділяють окремий діапазон частот. А перед мультиплексором ставлять завдання, щоб він переносив спектр кожного з вхідних спектрів в інший інтервал значень. Це робиться для виключення можливості перетину різних каналів. Щоб вони не перетворилися на перешкоду один для іншого навіть при виході за відведені рамки, використовують технологію захисних інтервалів. Вона полягає в тому, що залишають певну частоту між кожним каналом, яка прийме на себе удар неполадок і не позначиться на загальному стані системи. Застосовано FDMA-мультиплексування може бути в оптичних і електричних лініях зв'язку. З обмеженості ресурсів створилася можливість удосконалення механізму. В кінцевому результаті все вилилося в процес під назвою «тимчасове мультиплексування». При даному механізмі загалом високошвидкісному потоці відводиться невеликий часовий проміжок для передачі одного вхідного сигналу. Але це не єдиний варіант реалізації. Може бути і таке, що відведена певна частина часу, яка циклічно повторюється через заданий інтервал. Загалом перед мультиплексором у даних випадках стоїть завдання забезпечення циклічного доступу до середовища передачі даних, яка повинна бути відкрита вхідним потокам протягом невеликих проміжків.

Висновок

Мультиплексор – це те, що розширює можливості комунікацій. В рамках статті були розглянуті прилади, використовувані для передачі даних, які дозволяють значно економити на цій статті витрат. Також було коротко розглянуто їх схематичне будова і поняття мультиплексування, його особливості та застосування. Таким чином, ми розглянули теоретичну базу. Вона знадобиться для переходу до практики при бажанні досліджувати мультиплексори і демультиплексори.