Multiplexeur - Multiplexer

Schéma d'un multiplexeur 2-vers-1. Il peut être assimilé à un interrupteur commandé.

Schéma d'un démultiplexeur 1 à 2. Comme un multiplexeur, il peut être assimilé à un commutateur commandé.

En électronique , un multiplexeur (ou mux ; orthographié parfois multiplexeur ), également connu sous le nom de sélecteur de données , est un dispositif qui sélectionne entre plusieurs signaux d'entrée analogiques ou numériques et transmet l'entrée sélectionnée à une seule ligne de sortie. La sélection est dirigée par un ensemble séparé d'entrées numériques appelées lignes de sélection. Un multiplexeur d' entrées a des lignes de sélection, qui sont utilisées pour sélectionner la ligne d'entrée à envoyer à la sortie. ${\style d'affichage 2^{n}}$${\style d'affichage n}$

Un multiplexeur permet à plusieurs signaux d'entrée de partager un appareil ou une ressource, par exemple un convertisseur analogique-numérique ou un support de transmission de communications , au lieu d'avoir un appareil par signal d'entrée. Les multiplexeurs peuvent également être utilisés pour implémenter des fonctions booléennes de plusieurs variables.

A l'inverse, un démultiplexeur (ou demux ) est un dispositif prenant une seule entrée et sélectionnant des signaux de la sortie du mux compatible , qui est connecté à l'entrée unique, et à une ligne de sélection partagée. Un multiplexeur est souvent utilisé avec un démultiplexeur complémentaire à l'extrémité de réception.

Un multiplexeur électronique peut être considéré comme un multiple-input, à sortie unique commutateur, et un démultiplexeur en tant que seule entrée, à sorties multiples commutateur. Le symbole schématique d'un multiplexeur est un trapèze isocèle avec le côté parallèle le plus long contenant les broches d'entrée et le côté parallèle court contenant la broche de sortie. Le schéma de droite montre un multiplexeur 2 à 1 à gauche et un commutateur équivalent à droite. Le fil relie l'entrée désirée à la sortie. ${\displaystyle sel}$

Applications

La fonction de base d'un multiplexeur : combiner plusieurs entrées en un seul flux de données. Côté réception, un démultiplexeur divise le flux de données unique en plusieurs signaux originaux.

Une utilisation des multiplexeurs est d'économiser les connexions sur un seul canal, en connectant la sortie unique du multiplexeur à l'entrée unique du démultiplexeur. L'image à droite illustre cet avantage. Dans ce cas, le coût de mise en œuvre de canaux séparés pour chaque source de données est supérieur au coût et à l'inconvénient de fournir les fonctions de multiplexage/démultiplexage.

A l'extrémité de réception de la liaison de données, un démultiplexeur complémentaire est généralement requis pour décomposer le flux de données unique en flux d'origine. Dans certains cas, le système distant peut avoir des fonctionnalités supérieures à celles d'un simple démultiplexeur ; et bien que le démultiplexage se produise toujours techniquement, il ne peut jamais être mis en œuvre de manière discrète. Ce serait le cas lorsque, par exemple, un multiplexeur dessert plusieurs utilisateurs du réseau IP ; puis alimente directement un routeur , qui lit immédiatement le contenu de l'ensemble du lien dans son processeur de routage ; puis fait le démultiplexage en mémoire d'où il sera directement converti en sections IP.

Souvent, un multiplexeur et un démultiplexeur sont combinés en un seul équipement, qui est simplement appelé multiplexeur . Les deux éléments de circuit sont nécessaires aux deux extrémités d'une liaison de transmission car la plupart des systèmes de communication transmettent dans les deux sens .

Dans la conception de circuits analogiques , un multiplexeur est un type spécial de commutateur analogique qui connecte un signal sélectionné parmi plusieurs entrées à une seule sortie.

Multiplexeurs numériques

Dans la conception de circuits numériques , les fils du sélecteur ont une valeur numérique. Dans le cas d'un multiplexeur 2 vers 1, une valeur logique de 0 se connecterait à la sortie tandis qu'une valeur logique de 1 se connecterait à la sortie. Dans multiplexeurs plus grands, le nombre de broches de sélection est égale à où est le nombre d'entrées. ${\style d'affichage I_{0}}$${\style d'affichage I_{1}}$${\displaystyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil }$${\style d'affichage n}$

Par exemple, 9 à 16 entrées nécessiteraient pas moins de 4 broches de sélection et 17 à 32 entrées nécessiteraient pas moins de 5 broches de sélection. La valeur binaire exprimée sur ces broches de sélection détermine la broche d'entrée sélectionnée.

Un multiplexeur 2 à 1 a une équation booléenne où et sont les deux entrées, est l'entrée du sélecteur et est la sortie : ${\style d'affichage A}$${\style d'affichage B}$${\style d'affichage S_{0}}$${\style d'affichage Z}$

${\displaystyle Z=(A\wedge \neg S_{0})\vee (B\wedge S_{0})}$

Un multiplexeur 2 à 1

Ce qui peut être exprimé comme une table de vérité :

${\style d'affichage S_{0}}$	${\style d'affichage A}$	${\style d'affichage B}$	${\style d'affichage Z}$
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Ou, en notation plus simple :

${\style d'affichage S_{0}}$	${\style d'affichage Z}$
0	UNE
1	B

Ces tableaux montrent que quand alors mais quand alors . Une réalisation simple de ce multiplexeur 2 vers 1 nécessiterait 2 portes ET, une porte OU et une porte NON. Bien que cela soit mathématiquement correct, une implémentation physique directe serait sujette à des conditions de concurrence qui nécessitent la suppression de portes supplémentaires. ${\style d'affichage S_{0}=0}$${\style d'affichage Z=A}$${\style d'affichage S_{0}=1}$${\style d'affichage Z=B}$

Les multiplexeurs plus grands sont également courants et, comme indiqué ci-dessus, nécessitent des broches de sélection pour les entrées. Les autres tailles courantes sont 4 pour 1, 8 pour 1 et 16 pour 1. Étant donné que la logique numérique utilise des valeurs binaires, des puissances de 2 sont utilisées (4, 8, 16) pour contrôler au maximum un nombre d'entrées pour le nombre donné d'entrées de sélecteur. ${\displaystyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil }$${\style d'affichage n}$

• 

  multiplexeur 4 à 1

• 

  multiplexeur 8 à 1

• 

  multiplexage 16 à 1

L'équation booléenne pour un multiplexeur 4 vers 1 est :

${\displaystyle Z=(A\wedge \neg {S_{0}}\wedge \neg S_{1})\vee (B\wedge S_{0}\wedge \neg S_{1})\vee (C\ coin \neg S_{0}\coin S_{1})\vee (D\coin S_{0}\coin S_{1})}$

Le multiplexeur 4 vers 1 suivant est construit à partir de tampons à 3 états et de portes ET (les portes ET font office de décodeur) :

Un circuit MUX 4:1 utilisant 3 entrées ET et d'autres portes

Les indices sur les entrées indiquent la valeur décimale des entrées de commande binaire à laquelle cette entrée est laissée passer. ${\style d'affichage I_{n}}$

multiplexeurs de chaînage

Des multiplexeurs plus grands peuvent être construits en utilisant des multiplexeurs plus petits en les enchaînant ensemble. Par exemple, un multiplexeur 8 vers 1 peut être réalisé avec deux multiplexeurs 4 vers 1 et un multiplexeur 2 vers 1. Les deux sorties du multiplexeur 4 à 1 sont alimentées dans le 2 à 1 avec les broches de sélection sur les 4 à 1 mises en parallèle donnant un nombre total d'entrées de sélecteur à 3, ce qui équivaut à un 8 à -1.

Liste des circuits intégrés assurant le multiplexage

Signetics S54S157 quad 2:1 multiplexeur

Pour les références de la série 7400 dans le tableau suivant, "x" est la famille logique.

Démultiplexeurs numériques

Les démultiplexeurs prennent une entrée de données et un certain nombre d'entrées de sélection, et ils ont plusieurs sorties. Ils transmettent les données d'entrée à l'une des sorties en fonction des valeurs des entrées de sélection. Les démultiplexeurs sont parfois pratiques pour concevoir une logique à usage général car si l'entrée du démultiplexeur est toujours vraie, le démultiplexeur agit comme un décodeur binaire . Cela signifie que n'importe quelle fonction des bits de sélection peut être construite en réalisant une opération OU logique sur l'ensemble correct de sorties.

Si X est l'entrée et S est le sélecteur, et A et B sont les sorties :

$${\displaystyle A=(X\coin \neg S)}$$

$${\displaystyle B=(X\coin S)}$$

Exemple : Un démultiplexeur de ligne 1 à 4 bits à un seul bit

Liste des circuits intégrés assurant le démultiplexage

Fairchild 74F138

Pour les références de la série 7400 dans le tableau suivant, "x" est la famille logique.

Multiplexeurs en tant que PLD

Les multiplexeurs peuvent également être utilisés comme dispositifs logiques programmables , pour mettre en œuvre des fonctions booléennes. Toute fonction booléenne de n variables et un résultat peut être implémentée avec un multiplexeur avec n entrées de sélecteur. Les variables sont connectées aux entrées de sélecteur, et le résultat de la fonction, 0 ou 1, pour chaque combinaison possible d'entrées de sélecteur est connecté à l'entrée de données correspondante. Si l'une des variables (par exemple, D ) est également disponible inversée, un multiplexeur à n -1 entrées de sélecteur est suffisant ; les entrées de données sont connectées à 0, 1, D , ou ~ D , selon la sortie souhaitée pour chaque combinaison des entrées de sélecteur.

Voir également

• Multiplexeur d'accès aux lignes d'abonnés numériques (DSLAM)
• Multiplexeur inverse
• Multiplexage
  • Multiplexage par division de code
  • Multiplexage fréquentiel
  • Multiplexage temporel
  • Multiplexage en longueur d'onde
  • Multiplexage statistique
  • Charlieplexing
• Encodeur prioritaire
• Règle 184 , un automate cellulaire dans lequel chaque cellule agit comme un multiplexeur pour les valeurs des deux cellules adjacentes
• Multiplexeur statistique

Les références

Lectures complémentaires

• M. Morris Mano ; Charles R. Kime (2008). Fondements de la logique et de la conception informatique (4 éd.). Salle des apprentis . ISBN 978-0-13-198926-9.

Liens externes

• La définition du dictionnaire de multiplexeur sur Wiktionnaire
• Médias liés aux multiplexeurs sur Wikimedia Commons