دارة المضاعف وكيف تعمل

يشير مصطلح Multiplexer الذي يطلق عليه أيضًا " MUX " أو " MPX " إلى اختيار مخرج واحد من العديد من المدخلات المتاحة. يشرح البروفيسور Shankar Balachandran (IIT-M) تعدد الإرسال بأنه طريقة لنقل عدد كبير من وحدات المعلومات عبر عدد صغير من القنوات أو الخطوط والمضاعف الرقمي عبارة عن دائرة منطقية اندماجية تختار المعلومات الثنائية من أحد خطوط الإدخال العديدة و يوجهها إلى خط إخراج واحد.

في هذه المقالة ، سوف نتعلم كيفية عمل معددات الإرسال هذه ، وكيفية تصميم واحد لمشروعنا وأيضًا تجربة مثال عملي على لوح التجارب للتحقق من العمل على الأجهزة.

أساسيات معددات الإرسال:

أفضل طريقة لفهم معدد الإرسال هي النظر إلى عمود واحد متعدد المواضع كما هو موضح أدناه. هنا يحتوي المحول على مدخلات متعددة D0 و D1 و D2 و D3 ولكن لديه دبوس إخراج (إخراج) واحد فقط. يتم استخدام مفتاح التحكم لتحديد أحد البيانات الأربعة المتاحة وستنعكس هذه البيانات على جانب الإخراج. بهذه الطريقة يمكن للمستخدم تحديد الإشارة المطلوبة من بين العديد من الإشارات المتاحة.

هذا مثال واضح على معدد ميكانيكي. ولكن في الدوائر الإلكترونية التي تتضمن التبديل عالي السرعة ونقل البيانات ، يجب أن نكون قادرين على تحديد المدخلات المطلوبة بسرعة كبيرة باستخدام الدوائر الرقمية. إشارات التحكم (S1 و S0) تفعل الشيء نفسه تمامًا ، فهي تختار إدخالًا واحدًا من العديد من الإشارات المتاحة على أساس الإشارة المقدمة لها. لذا فإن الحد الأدنى من المصطلحات الثلاثة الأساسية والعارية في أي معدد سيكون دبابيس إدخال الإدخال ودبوس الإخراج وإشارة التحكم

دبابيس الإدخال: هذه هي دبابيس الإشارة المتاحة التي يجب اختيار واحدة منها. يمكن أن تكون هذه الإشارات إشارة رقمية أو إشارة تناظرية.

دبوس الإخراج: سيكون لمضاعف الإرسال دائمًا دبوس إخراج واحد فقط. سيتم توفير إشارة دبوس الإدخال المحددة بواسطة دبوس الإخراج.

دبوس التحكم / التحديد: تُستخدم دبابيس التحكم لتحديد إشارة إدخال دبوس. يعتمد عدد دبابيس التحكم في Multiplexer على عدد دبابيس الإدخال. على سبيل المثال ، سيكون لمضاعف الإرسال 4 مدخلات 2 دبابيس إشارة.

لفهم الغرض ، دعنا نفكر في مُضاعِف 4 مدخلات الموضح أعلاه. يحتوي على إشارتي تحكم باستخدامهما يمكننا اختيار أحد خطوط الإدخال الأربعة المتاحة. يوضح جدول الحقيقة أدناه حالة دبابيس التحكم (S0 و S1) لاختيار دبوس الإدخال المطلوب.

الآن ، بعد أن فهمنا أساسيات معددات الإرسال ، دعنا نلقي نظرة على معددات 2-Input و 4-Input Multiplexers التي تستخدم بشكل شائع في دوائر التطبيق.

2-معددات المدخلات:

كما يوحي الاسم لمضاعفات 2-Input ، سيكون لدينا سطرا إدخال وخط إخراج واحد. كما أنه سيكون لديه دبوس تحكم واحد فقط للاختيار بين دبابيس الإدخال المتاحة. يتم عرض تمثيل رسومي لمضاعف 2: 1 أدناه.

هنا يتم تسمية دبابيس الإدخال باسم D0 و D1 ويتم تسمية دبوس الإخراج على أنه خارج. يمكن للمستخدم تحديد أحد المدخلات إما D0 أو D1 باستخدام Control Pin S0. إذا تم إبقاء S0 منخفضًا (المنطق 0) ، فسوف ينعكس الإدخال D0 على دبوس الإخراج وإذا تم إبقاء الإدخال S0 مرتفعًا (المنطق 1) ، فسوف ينعكس الإدخال D1 على دبوس الإخراج. يظهر جدول الحقيقة الذي يمثل نفس الشيء أدناه

كما ترى من الجدول أعلاه ، عندما تكون إشارة التحكم S0 هي 0 ، يعكس الإخراج قيم إشارة D0 (مظللة باللون الأزرق) وبالمثل عندما تكون إشارة التحكم S0 هي 1 يعكس الإخراج قيم إشارة D1 (مظللة باللون الأحمر). هناك عدد قليل من حزم IC المخصصة التي ستعمل كمُضاعِفات مباشرة خارج الحزمة ، ولكن نظرًا لأننا نحاول فهم التصميمات المنطقية التوافقية ، فلنقم ببناء مُضاعِف المدخلات 2 أعلاه باستخدام بوابات منطقية. يظهر مخطط الدائرة المنطقية لنفسه أدناه

يستخدم المخطط المنطقي فقط بوابات NAND وبالتالي يمكن بناؤه بسهولة على لوحة مثالية أو حتى على لوح التجارب. يمكن إعطاء التعبير المنطقي للمخطط المنطقي بواسطة

الخارج = S ₀ '.D ₀ '.D ₁ + S ₀ '.D ₀.D ₁ + S ₀.D ₀.D ₁ ' + S ₀.D ₀.D ₁

يمكننا أيضًا استخدام هذا التعبير المنطقي ببساطة عن طريق إلغاء المصطلحات العامة ، بحيث يصبح الرسم البياني المنطقي أكثر بساطة وسهولة في البناء. يتم إعطاء التعبير المنطقي المبسط أدناه.

الخروج = S ₀ '.D ₀ + S ₀.D ₁

معددات الترتيب الأعلى (معدد 4: 1):

بمجرد أن تفهم عمل معدد 2: 1 ، يجب أن يكون من السهل أيضًا فهم معدد 4: 1. كل ما في الأمر أنه سيحتوي على 4 دبابيس إدخال ودبابيس إخراج واحدة مع خطي تحكم. يمكن لخطي التحكم هذين أن يشكلوا 4 إشارات منطقية توافقية مختلفة ولكل إشارة سيتم تحديد مدخل معين.

يمكن العثور على عدد خطوط التحكم لأي معدد باستخدام الصيغ أدناه

2 ^{عدد خطوط التحكم} = عدد خطوط الإدخال

لذلك ، على سبيل المثال ، سيكون للمضاعف 2: 1 خط تحكم واحد لأن 2 ¹ = 2 ومضاعف 4: 1 سيكون له سطرا تحكم لأن 2 ² = 4. وبالمثل يمكنك حساب أي معددات ذات ترتيب أعلى.

من الشائع أيضًا الدمج مع مُضاعِفات الترتيب الأدنى مثل 2: 1 و 4: 1 MUX لتشكيل MUX عالي الترتيب مثل معدد إرسال 8: 1. الآن ، على سبيل المثال ، دعونا نحاول تنفيذ معدد 4: 1 باستخدام معدد 2: 1. لإنشاء 4: 1 MUX باستخدام 2: 1 MUX ، سيتعين علينا الجمع بين ثلاثة 2: 1 MUX معًا.

يجب أن تعطينا النتيجة النهائية 4 دبابيس إدخال و 2 دبابيس تحكم / تحديد ودبوس إخراج واحد. لتحقيق أول اثنين من MUX يتم توصيلهما بالتوازي ثم يتم تغذية خرجهما كمدخل إلى 3 ^rd MUX كما هو موضح أدناه.

يتم توصيل خط التحكم / التحديد لأول جهازي MUX معًا لتشكيل خط واحد (S ₀) ثم يتم استخدام خط التحكم الخاص بـ MUX ^الثالث كإشارة التحكم / التحديد الثانية. وهكذا أخيرًا حصلنا على مُضاعِف بأربعة مدخلات (W0 و W1 و W2 و W3) ومخرج واحد فقط (f). و 1 معدد: جدول الحقيقة ل4 هو مبين أدناه.

كما ترون في الجدول أعلاه ، لكل مجموعة من القيم المقدمة إلى دبابيس إشارة التحكم (S0 و S1) نحصل على إخراج مختلف من دبابيس الإدخال على دبوس الإخراج لدينا. بهذه الطريقة يمكننا استخدام MUX لاختيار واحد من بين دبابيس الإدخال الأربعة المتاحة للعمل معها. عادةً ما يتم التحكم في دبابيس التحكم (S0 و S1) تلقائيًا باستخدام دائرة رقمية. هناك بعض الدوائر المتكاملة المخصصة التي يمكن أن تكون بمثابة MUX وتجعل المهمة سهلة بالنسبة لنا ، لذلك دعونا نلقي نظرة عليها.

التنفيذ العملي لمضاعف الإرسال باستخدام IC 4052:

من المثير للاهتمام دائمًا بناء الأشياء والتحقق منها عمليًا ، بحيث تكون النظرية التي نتعلمها أكثر منطقية. لذلك دعونا نبني معدد 4: 1 ونتحقق من كيفية عمله. IC الذي نستخدمه هنا هو MC14052B الذي يحتوي على معددين 4: 1 بداخله. يتم عرض pinouts من IC أدناه

هنا الدبابيس X0 و X1 و X2 و X3 هي دبابيس الإدخال الأربعة والدبوس X هو دبوس الإخراج المقابل. يتم استخدام دبابيس التحكم A و B لتحديد الإدخال المطلوب لدبوس الإخراج. يجب أن يتصل دبوس Vdd (دبوس 16) بجهد الإمداد الذي هو + 5 فولت ويجب تأريض دبوس Vss و Vee. دبوس Vee مخصص للتمكين وهو دبوس منخفض نشط لذلك يتعين علينا تأريضه لتمكين هذا IC. MC14052 عبارة عن مُضاعِف تناظري مما يعني أنه يمكن أيضًا تزويد دبابيس الإدخال بجهد متغير ويمكن الحصول على نفس الشيء من خلال دبابيس الإخراج. تُظهر صورة GIF أدناه كيف يخرج IC جهد دخل متغير بناءً على إشارات التحكم المقدمة. تحتوي دبابيس الإدخال على جهد 1.5 فولت و 2.7 فولت و 3.3 فولت و 4.8 فولت والذي يتم الحصول عليه أيضًا على دبوس الإخراج بناءً على إشارة التحكم المقدمة.

يمكننا أيضًا تجميع هذه الدائرة فوق لوح التجارب والتحقق مما إذا كانت تعمل. للقيام بذلك ، استخدمت زري ضغط هما مدخلات دبابيس التحكم A و B. واستخدمت سلسلة من مجموعات الفواصل المحتملة لتوفير جهد متغير للمسامير 12 و 14 و 15 و 11. ودبوس الإخراج 13 متصل بـ يؤدى. ستجعل الفولتية المتغيرة المزودة لمصباح LED تغيير السطوع بناءً على إشارات التحكم. ستبدو الدائرة مرة واحدة كما يلي

في الفيديو عمل كامل من الدائرة يمكن أيضا أن تكون موجودة في أسفل هذه الصفحة. آمل أن تكون قد فهمت عمل Multiplexers ومعرفة مكان استخدامها في مشاريعك. إذا كانت لديك أي أفكار أو شكوك ، اتركها في قسم التعليقات أدناه وسأبذل قصارى جهدي للرد عليها. يمكنك أيضًا استخدام المنتديات لحل شكوكك الفنية ومشاركة معرفتك بين أعضاء آخرين في هذا المجتمع.