108

2.9 Лабораторная работа № 9. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

2.9.1 Цель работы

Изучить работу коммутирующих устройств – мультиплексоров и демультиплексоров.

2.9.2 Краткие сведения из теории

Мультиплексор - это устройство, которое обеспечивает подключение нескольких независимых каналов к одному каналу. Он служит для коммутации цифровых сигналов. Его называют также селектором данных.

Данное устройство имеет n входов адреса, 2ⁿ информационных входа, 1 информационный выход и 1 вход разрешения выходной информации.

Рисунок 2.43 Функциональная схема четырехканального мультиплексора

Функциональная схема одного из вариантов мультиплексора представлена на рисунке 2.43. В зависимости от сигналов, подаваемых на входа адреса А1 и А2, к выходу будет подсоединен один из информационных входов Х1, Х2, Х3, Х4. Можно записать, что

.

Так, если А1=А2=1, то с выходов инверторов DD1 и DD2 сигналы 1 поступят на элемент DD3 и информационный вход X4 будет соединен с выходом Y. Все остальные элементы «И» оказываются закрытыми, так как на них поступают логические нули с входов адреса, т.е.

.

Из выражения следует, что выбранным оказывается только вход Х4.

Рисунок 2.44 Мультиплексоры 74151 (К155КП7) и 74150 (К155КП1)

На рисунке 2.44 приведены мультиплексоры из библиотеки Electronics Workbench – ИМС 74151 (восьмиканальный мультиплексор), его российский аналог К155КП7 и ИМС 74150 (шестнадцатиканальный мультиплексор) с аналогом К155КП1.

Рассмотрим назначение выводов ИМС 74151: А, В, С – входы адреса (А – самый младший разряд, С – самый старший разряд); D0…D7 – информационные входы; Y, W – прямой и инверсный выходы; G’ – вход разрешения (активный уровень - низкий); VCC – напряжение питания +5 В; GND – общий.

Если на входе разрешения уровень активный, то сигнал на прямом выходе будет соответствовать сигналу на том информационном входе, чей номер совпадает с десятичным эквивалентным адресом, иначе на прямом выходе будет «0», для инверсного входа это условие обратно.

Микросхема К155КП1 отличается от К155КП7 только количеством входов адреса - 4 (А, В, С, D), и количеством информационных входов - 16 (Е0…Е15), а также отсутствием прямого выхода.

Данные микросхемы расположены в разделе MUX (Multiplexers) группы Digital панели компонентов.

Демультиплексоры в функциональном отношении противоположны мультиплексорам. Они имеют один вход и несколько выходов. На рисунке 2.45 показана функциональная схема четырехканального демультиплексора. В зависимости от комбинации сигналов поданных на входы адреса А1 и А2, информационный вход Х будет присоединен к одному из выходов Y1, Y2, Y3, Y4. Если А1=0, а А2=1, то сигнал будет поступать на выход Y3.

Рисунок 2.45 Функциональная схема демультиплексора

Рисунок 2.46 Схема исследования работы мультиплексора (файл Lmps9_1.ewb)

2.9.3 Содержание лабораторной работы

Задание:

Провести исследование работы библиотечных мультиплексоров: для четных вариантов – ИМС 74151, для нечетных – ИМС 74150. Описать методику проведения исследования, зарисовать исследуемую схему, и записать выводы о проделанной работе. На рисунке 2.46 приведена схема реализации мультиплексора 74151, на входы адреса мультиплексора поступают сигналы с двоичного счетчика, выходной код которого меняется каждую секунду, выбор информационного входа мультиплексора осуществляется с помощью ключей, нажатием клавиш от 0 до 7, соответствующих каждому из информационных входов.

2.9.4 Контрольные вопросы

1. Для чего необходим мультиплексор?

2. При каких сигналах на входах адреса информационный вход Х2 будет присоединен к выходу Y (рисунок 2.43)?

3. Объясните назначение выводов микросхемы К155КП7?

4. В чем разница между мультиплексором и демультиплексором?

2.9.5 Список рекомендуемой литературы

1. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон, 1999.- 512 с.

2. Одинец А.И. Цифровые устройства: Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2000, 64 с.

3. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

4. Токхейм Р. Основы цифровой техники: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 392 с.