EDI18701 2017 1 AULA13
Apresentação
Olá Estudante,
Na aula de hoje vamos falar dos multiplexadores e demultiplexadores. Na verdade, a implementação desses dispositivos, não deixa de ser uma aplicação dos codificadores e decodificadores que vimos anteriormente. Assim finalizamos nossas aulas de conteúdo e agora é só estudar para avaliações finais!
Lembre-se que a WiKi não deve ser utilizada como única fonte de estudos.
Bons Estudos!
Prof. Douglas A.
Objetivo
- Aprender sobre circuitos multiplexadores.
- Compreender o funcionamento dos Demultiplexadores.
Multiplexadores
Os circuitos multiplexadores (MUX) possuem uma única saída a qual permite ligar as informações de uma de suas várias entradas, selecionadas por uma palavra binária de controle. Ou seja, a saída copia o estado da entrada selecionada. Um circuito elementar poderia ser comparado com uma chave de 1 polo por N (N:1) posições de entrada. A Figura 1 mostra um circuito seletor de N entradas por uma saída.
Figura 1 - Circuito seletor (N:1).
Se desejarmos ligar os dados da entrada 2 na saída, por exemplo, basta
selecionarmos a posição 2 na chave seletora. E assim por diante. Porém,
para se fazer isto é necessário que cada chave seletora enderece uma
das saídas. A Figura 2 mostra o esquema completo de entradas, endereçamento
e saída de um multiplexador.
Figura 2 - Multiplexador (N:1).
Com um circuito combinacional, podemos implementar facilmente esta tarefa de selecionar
uma das entradas. A Figura 3 mostra o exemplo de um circuito lógico que implementa um MUX de 4 entradas.
Figura 3 - Multiplexador de 4 entradas.
Percebe-se claramente neste circuito, que as combinações possíveis das chaves A e B (, onde N é número de bits de endereço) selecionam somente uma das entradas I. A Tabela 1 mostra o resultado para o MUX de 4 entradas.
| A B | Saída |
|---|---|
| 0 0 | |
| 0 1 | |
| 1 0 | |
| 1 1 |
Logo, quantidade de linhas de controle depende justamente da quantidade de entradas que devem ser selecionadas. Para um MUX de 4 entradas precisamos de 2 entradas de endereçamento, pois com dois dígitos cobrimos as 4 combinações possíveis de estados de controle. Já para um MUX de 8 entradas, como o mostrado na Figura 4, precisamos de 3 entradas de endereçamento, de modo a se obter as 8 combinações de estados que definem qual entradas será a ativada. A Tabela 2 mostra a tabela verdade com as possibilidades de seleção para o MUX de 8 entradas.
Figura 4 - MUX de 8 entradas.
| A B C | Saída |
|---|---|
| 0 0 0 | |
| 0 0 1 | |
| 0 1 0 | |
| 0 1 1 | |
| 1 0 0 | |
| 1 0 1 | |
| 1 1 0 | |
| 1 1 1 |
É possível ampliar a capacidade de multiplexação de mais entradas a partir de MUX com poucas entradas. Isso permite que seja disponibilizado multiplexadores comerciais de 2, 4 , 8 ou 16 entradas e a partir deles ampliar a capacidade de multiplexação. Estes circuitos digitais são valiosos nos projetos de sistemas microprocessados, pois são amplamente utilizados para acesso a bancos de memórias e dispositivos de entrada/saída como teclados e displays. A Figura 5 apresenta um MUX de 16 canais de entrada realizado a partir de MUX de 8 entradas.
Figura 5 - MUX de 16 canais utilizando MUX de 8 entradas.
Exercício de Fixação
Construa um circuito MUX de 16 entradas a partir de MUX de 4 entradas.
(realizar em sala)
CI 74151
Este circuito TTL clássico, possui 8 entradas de dados, três linhas de seleção e duas saídas, sendo que uma apresenta o sinal da entrada na original e a outra invertido. Na operação normal a entrada EN de habilitação deve ficar no nível lógico baixo. Se esta entrada for colocada em nível alto a saída Y se mantém no nível baixo e a saída Y/ no nível alto independentemente do que acontece nas linhas de dados ou de controle. O CI 74151 é apresentado em invólucro DIL de 16 pinos com a disposição de terminais mostrada na Figura 6.
Figura 6 - CI 74151 seletor 1 de 8.
CI 74153
Este circuito integrado TTL é um duplo seletor de dados que contém dois multiplexadores de 4 entradas de dados, com duas linhas de controle que atuam ao mesmo tempo sobre os dois circuitos. Na figura 7 temos a pinagem deste componente que é apresentado também em invólucro de 16 pinos.
Figura 7 - CI 74153 com 2 MUX de 4 entradas.
Na operação normal as entradas EN devem ser mantidas no nível baixo. Com estas entradas no nível alto, a saída do multiplexador correspondente se mantém no nível baixo independentemente da entrada selecionada.
Exercício de Fixação
Realize um multiplexador de 8 entradas a partir do CI 74153.
(fazer em sala de aula)
Demultiplexadores
Naturalmente os Demultiplexadores (DEMUX) são circuitos digitais que efetuam a operação inversa dos multiplexadores, ou seja, possuem várias saídas as quais permitem receber as informações de uma única entrada, selecionadas por uma palavra binária de controle. Ou seja, a saída selecionada copia o estado da entrada. A mesma analogia de uma chave com um polo de entrada e N posições de saída pode ser usada. A Figura 8 mostra o circuito selecionador.
Figura 8 - Circuito 1 para N.
Um circuito DEMUX de 4 saídas pode ser visto na Figura 9, e sua tabela verdade ser vista a seguir. Pela
sua operação eles também podem ser utilizados como decodificadores binários BCD para as N linhas de saída.
Figura 9 - DEMUX com 1 entrada e 4 saídas.
| Seleção | Saída | |||
|---|---|---|---|---|
| A B | S0 | S1 | S2 | S3 |
| 0 0 | E | 0 | 0 | 0 |
| 0 1 | 0 | E | 0 | 0 |
| 1 0 | 0 | 0 | E | 0 |
| 1 1 | 0 | 0 | 0 | E |
O DEMUX efetua a função inversa do MUX, ou seja, transmite informações contidas em uma linha para uma das varias linhas ou canais disponíveis. Para melhor entendermos o conceito de MUX e DEMUX, podemos fazer uma comparação com uma chave seletora, conforme
é apresentado na Figura 10.
Figura 10 - Circuito Multiplexador e Demultiplexador.
A informação de dados E0 estará presente na saída S0, através de um processo apenas mecânico, mas que deverá estar sincronizado.
CI 74154
Este circuito integrado TTL é um DEMUX de 1 para 16 e é apresentado em invólucro DIL de 24 pinos com a pinagem mostrada na Figura 11.
Figura 11 - DEMUX com 1 entrada e 16 saídas.
Este tipo de circuito também é conhecido como "distribuidor de dados" e na operação normal a entrada EN deve ser
mantida no nível lógico baixo. Quando EN estiver no nível lógico alto, todas as saídas ficarão no nível lógico alto, independentemente do que ocorra na entrada de dados e no controle.
CI 74155
Este circuito integrado TTL se caracteriza por possuir dois DEMUX de 1 para 4. A Figura 12 apresenta o CI 74155 em invólucro DIL de 16 pinos.
Figura 12 - Duplo DEMUX com 1 entrada e 4 saídas.
Na operação normal a entrada EN deve estar no nível lógico baixo. Quando a entrada EN estiver em nível lógico alto, todas as saídas dos
seletores ficaram no nível lógico alto, independente da seleção e dos dados da entrada.
Aplicações com Multiplexadores e Demultiplexadores
- Implementação de circuitos combinacionais;
- Roteamento de dados;
- Varredura de Display;
- Conversão paralelo – serial (UART);
- Conversão serial – paralelo.
Organização da próxima aula
Olá Alunos,
Acabamos de ver MUX e DEMUX, que são circuitos largamente utilizados na transmissão de dados, tendo vasta aplicação em telefonia, sendo que os MUXs caracterizam-se por possuir várias entradas, ainda que uma dessas entradas, através de um processo de endereçamento, é ligada à saída . Já os DEMUXs funciona de forma inversa, ou seja, uma entrada pode ser encaminhada para uma das diversas saídas, também através de um endereçamento adequado. Terminamos nossas aulas de conteúdo e agora só revisões e exercícios. Se preparem para AT3 e aqueles que já sabem que vão pegar REC, preparem-se também, já que vai cair todo o conteúdo abordado nesta UC neste semestre.
Prof. Douglas A.
Referências
[1] CASAGRANDE, Jorge H. B.. Apostila: ELETRÔNICA DIGITAL 1 CAPÍTULO 3 – Circuitos Combinacionais. CEFET/SC, 2005.
