Rangkaian Multiplexer
Multiplexer adalah rangkaian logika kombinasional yang dirancang untuk mengalihkan salah satu dari beberapa jalur input ke satu jalur output umum.
Multiplexing adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan operasi pengiriman satu atau lebih sinyal analog atau digital melalui saluran transmisi umum pada waktu atau kecepatan yang berbeda dan dengan demikian, perangkat yang kita gunakan untuk melakukan hal itu disebut Multiplexer.
Multiplexer, disingkat menjadi “MUX” atau “MPX”, adalah rangkaian logika kombinasional dirancang untuk beralih salah satu dari beberapa jalur input melalui ke jalur output tunggal umum dengan penerapan sinyal kontrol.
Multiplexer beroperasi seperti sakelar rotari ganda posisi kerja sangat cepat yang menghubungkan atau mengendalikan beberapa saluran input yang disebut “channel” satu per satu ke output.
Multiplexer, atau MUX, dapat berupa rangkaian digital yang dibuat dari gerbang logika kecepatan tinggi yang digunakan untuk beralih data digital atau biner atau dapat berupa tipe analog menggunakan Transistor, MOSFET atau Relai untuk mengalihkan salah satu input tegangan atau arus melalui satu output.
Jenis perangkat multiplexer yang paling dasar adalah dari sakelar putar satu arah seperti yang ditunjukkan.
Sakelar putar, juga disebut sakelar wafer karena setiap lapisan sakelar dikenal seperti wafer, adalah perangkat mekanis yang inputnya dipilih dengan memutar poros.
Dengan kata lain, sakelar putar adalah sakelar manual yang dapat Anda gunakan untuk memilih data individual atau jalur sinyal hanya dengan memutar input-nya "ON" atau "OFF". Jadi bagaimana kita bisa memilih setiap input data secara otomatis menggunakan perangkat digital.
Dalam elektronik digital, multiplexer juga dikenal sebagai penyeleksi data karena mereka dapat "memilih" setiap jalur input, dibangun dari Sakelar Analog yang terbungkus dalam satu paket IC yang bertentangan dengan penyeleksi tipe "mekanis" seperti sakelar konvensional normal dan relai.
Mereka digunakan sebagai salah satu metode untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan dalam desain rangkaian atau ketika jalur data tunggal atau bus data diperlukan untuk membawa dua atau lebih sinyal digital yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah multiplexer 8-channel tunggal.
Umumnya, pemilihan setiap jalur input dalam multiplexer dikendalikan oleh set input tambahan yang disebut jalur kontrol dan sesuai dengan kondisi biner dari input kontrol ini, baik "TINGGI" atau "RENDAH" input data yang sesuai terhubung langsung ke output.
Biasanya, multiplexer memiliki jumlah genap 2n baris input data dan sejumlah input “kontrol” yang sesuai dengan jumlah input data.
Perhatikan bahwa multiplexer berbeda dalam operasinya dengan Encoder. Encoder dapat mengubah pola input n-bit ke beberapa jalur output yang mewakili output setara kode biner (BCD) dari input aktif.
Kita dapat membangun multiplexer 2-line untuk 1-line (2-to-1) dari gerbang logika NAND dasar seperti yang ditunjukkan.
Input A dari 2-1 baris rangkaian multiplexer sederhana ini dibangun dari gerbang NAND standar bertindak untuk mengontrol input (I0 atau I1) akan dilewatkan ke output di Q .
Dari tabel kebenaran di atas, kita dapat melihat bahwa ketika data memilih input, A adalah RENDAH pada logika 0, input I1 meneruskan datanya melalui rangkaian multiplexer gerbang NAND ke output, sedangkan input I0 diblokir.
Ketika data pilih A adalah TINGGI pada logika 1, kebalikannya terjadi dan sekarang input I0 meneruskan data ke output Q sementara input I1 diblokir.
Jadi dengan penerapan logika “0” atau logika “1” di A kita dapat memilih input yang sesuai, I0 atau I1 dengan rangkaian yang bekerja sedikit seperti sakelar single-pole double-throw (SPDT).
Karena kita hanya memiliki satu jalur kontrol, (A) maka kita hanya dapat mengganti 21 input dan dalam contoh sederhana ini, 2-input multiplexer menghubungkan salah satu dari dua sumber 1-bit ke output yang sama, menghasilkan 2-ke-1 multiplexer garis. Kami dapat mengkonfirmasi ini dalam ekspresi Boolean berikut.
dan untuk rangkaian multiplexer 2-input kami di atas, ini dapat disederhanakan juga:
Kami dapat meningkatkan jumlah input data untuk dipilih lebih lanjut hanya dengan mengikuti prosedur yang sama dan rangkaian multiplexer yang lebih besar dapat diimplementasikan menggunakan multiplexer 2-ke-1 yang lebih kecil sebagai blok pembangun dasar mereka.
Jadi untuk multiplexer 4-input oleh karena itu kita akan memerlukan dua jalur pilih data karena 4-input mewakili 22 jalur kontrol data memberikan rangkaian dengan empat input, I0, I1, I2, I3 dan dua data pilih jalur A dan B seperti yang ditunjukkan.
Ekspresi Boolean untuk Multiplexer 4-ke-1 ini di atas dengan input A ke D dan data pilih jalur a, b diberikan sebagai:
Dalam contoh ini pada satu instan dalam waktu hanya satu dari empat sakelar analog ditutup, menghubungkan hanya salah satu jalur input A ke D ke output tunggal pada Q. Seperti yang beralih ditutup tergantung pada kode input pengalamatan pada baris "a" dan "b".
Jadi untuk contoh ini untuk memilih input B ke output di Q, alamat input biner harus “a” = logika “1” dan “ b ” = logika “0”. Dengan demikian kita dapat menunjukkan pemilihan data melalui multiplexer sebagai fungsi dari data pilih bit seperti yang ditunjukkan.
Menambahkan lebih banyak garis alamat kontrol, (n) akan memungkinkan multiplexer untuk mengontrol lebih banyak input karena dapat beralih input 2n tetapi setiap konfigurasi jalur kontrol akan menghubungkan hanya SATU input ke output.
Maka implementasi ekspresi Boolean di atas menggunakan gerbang logika individu akan membutuhkan penggunaan tujuh gerbang individu yang terdiri dari gerbang AND, gerbang OR dan gerbang NOT seperti yang ditunjukkan.
Simbol yang digunakan dalam diagram logika untuk mengidentifikasi multiplexer adalah sebagai berikut:
Multiplexing adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan operasi pengiriman satu atau lebih sinyal analog atau digital melalui saluran transmisi umum pada waktu atau kecepatan yang berbeda dan dengan demikian, perangkat yang kita gunakan untuk melakukan hal itu disebut Multiplexer.
Multiplexer, disingkat menjadi “MUX” atau “MPX”, adalah rangkaian logika kombinasional dirancang untuk beralih salah satu dari beberapa jalur input melalui ke jalur output tunggal umum dengan penerapan sinyal kontrol.
Multiplexer beroperasi seperti sakelar rotari ganda posisi kerja sangat cepat yang menghubungkan atau mengendalikan beberapa saluran input yang disebut “channel” satu per satu ke output.
Multiplexer, atau MUX, dapat berupa rangkaian digital yang dibuat dari gerbang logika kecepatan tinggi yang digunakan untuk beralih data digital atau biner atau dapat berupa tipe analog menggunakan Transistor, MOSFET atau Relai untuk mengalihkan salah satu input tegangan atau arus melalui satu output.
Jenis perangkat multiplexer yang paling dasar adalah dari sakelar putar satu arah seperti yang ditunjukkan.
Dasar Sakelar Multiplexing
Sakelar putar, juga disebut sakelar wafer karena setiap lapisan sakelar dikenal seperti wafer, adalah perangkat mekanis yang inputnya dipilih dengan memutar poros.
Dengan kata lain, sakelar putar adalah sakelar manual yang dapat Anda gunakan untuk memilih data individual atau jalur sinyal hanya dengan memutar input-nya "ON" atau "OFF". Jadi bagaimana kita bisa memilih setiap input data secara otomatis menggunakan perangkat digital.
Dalam elektronik digital, multiplexer juga dikenal sebagai penyeleksi data karena mereka dapat "memilih" setiap jalur input, dibangun dari Sakelar Analog yang terbungkus dalam satu paket IC yang bertentangan dengan penyeleksi tipe "mekanis" seperti sakelar konvensional normal dan relai.
Mereka digunakan sebagai salah satu metode untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan dalam desain rangkaian atau ketika jalur data tunggal atau bus data diperlukan untuk membawa dua atau lebih sinyal digital yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah multiplexer 8-channel tunggal.
Umumnya, pemilihan setiap jalur input dalam multiplexer dikendalikan oleh set input tambahan yang disebut jalur kontrol dan sesuai dengan kondisi biner dari input kontrol ini, baik "TINGGI" atau "RENDAH" input data yang sesuai terhubung langsung ke output.
Biasanya, multiplexer memiliki jumlah genap 2n baris input data dan sejumlah input “kontrol” yang sesuai dengan jumlah input data.
Perhatikan bahwa multiplexer berbeda dalam operasinya dengan Encoder. Encoder dapat mengubah pola input n-bit ke beberapa jalur output yang mewakili output setara kode biner (BCD) dari input aktif.
Kita dapat membangun multiplexer 2-line untuk 1-line (2-to-1) dari gerbang logika NAND dasar seperti yang ditunjukkan.
Desain Multiplexer 2-input
Input A dari 2-1 baris rangkaian multiplexer sederhana ini dibangun dari gerbang NAND standar bertindak untuk mengontrol input (I0 atau I1) akan dilewatkan ke output di Q .
Dari tabel kebenaran di atas, kita dapat melihat bahwa ketika data memilih input, A adalah RENDAH pada logika 0, input I1 meneruskan datanya melalui rangkaian multiplexer gerbang NAND ke output, sedangkan input I0 diblokir.
Ketika data pilih A adalah TINGGI pada logika 1, kebalikannya terjadi dan sekarang input I0 meneruskan data ke output Q sementara input I1 diblokir.
Jadi dengan penerapan logika “0” atau logika “1” di A kita dapat memilih input yang sesuai, I0 atau I1 dengan rangkaian yang bekerja sedikit seperti sakelar single-pole double-throw (SPDT).
Karena kita hanya memiliki satu jalur kontrol, (A) maka kita hanya dapat mengganti 21 input dan dalam contoh sederhana ini, 2-input multiplexer menghubungkan salah satu dari dua sumber 1-bit ke output yang sama, menghasilkan 2-ke-1 multiplexer garis. Kami dapat mengkonfirmasi ini dalam ekspresi Boolean berikut.
dan untuk rangkaian multiplexer 2-input kami di atas, ini dapat disederhanakan juga:
Kami dapat meningkatkan jumlah input data untuk dipilih lebih lanjut hanya dengan mengikuti prosedur yang sama dan rangkaian multiplexer yang lebih besar dapat diimplementasikan menggunakan multiplexer 2-ke-1 yang lebih kecil sebagai blok pembangun dasar mereka.
Jadi untuk multiplexer 4-input oleh karena itu kita akan memerlukan dua jalur pilih data karena 4-input mewakili 22 jalur kontrol data memberikan rangkaian dengan empat input, I0, I1, I2, I3 dan dua data pilih jalur A dan B seperti yang ditunjukkan.
Multiplexer Channel 4-ke-1
Ekspresi Boolean untuk Multiplexer 4-ke-1 ini di atas dengan input A ke D dan data pilih jalur a, b diberikan sebagai:
Dalam contoh ini pada satu instan dalam waktu hanya satu dari empat sakelar analog ditutup, menghubungkan hanya salah satu jalur input A ke D ke output tunggal pada Q. Seperti yang beralih ditutup tergantung pada kode input pengalamatan pada baris "a" dan "b".
Jadi untuk contoh ini untuk memilih input B ke output di Q, alamat input biner harus “a” = logika “1” dan “ b ” = logika “0”. Dengan demikian kita dapat menunjukkan pemilihan data melalui multiplexer sebagai fungsi dari data pilih bit seperti yang ditunjukkan.
Pilihan Jalur Input Multiplexer
Menambahkan lebih banyak garis alamat kontrol, (n) akan memungkinkan multiplexer untuk mengontrol lebih banyak input karena dapat beralih input 2n tetapi setiap konfigurasi jalur kontrol akan menghubungkan hanya SATU input ke output.
Maka implementasi ekspresi Boolean di atas menggunakan gerbang logika individu akan membutuhkan penggunaan tujuh gerbang individu yang terdiri dari gerbang AND, gerbang OR dan gerbang NOT seperti yang ditunjukkan.
Input 4 Channel Multiplexer menggunakan Gerbang Logika
Simbol yang digunakan dalam diagram logika untuk mengidentifikasi multiplexer adalah sebagai berikut:
Simbol Multiplexer
Multiplexer tidak terbatas hanya dengan mengalihkan sejumlah jalur input atau channel yang berbeda ke satu output tunggal yang umum.
Ada juga tipe yang dapat mengalihkan input mereka ke beberapa output dan memiliki pengaturan atau konfigurasi 4-ke-2, 8-ke-3 atau bahkan 16-ke-4 dll. dan contoh multiplexer input Dual channel 4 sederhana (4-ke-2) diberikan di bawah ini:
Ada juga tipe yang dapat mengalihkan input mereka ke beberapa output dan memiliki pengaturan atau konfigurasi 4-ke-2, 8-ke-3 atau bahkan 16-ke-4 dll. dan contoh multiplexer input Dual channel 4 sederhana (4-ke-2) diberikan di bawah ini:
Rangkaian Multiplexer Channel 4-ke-2
Di sini, dalam contoh ini, 4 channel input dialihkan ke 2 jalur output individual tetapi pengaturan yang lebih besar juga dimungkinkan.
Konfigurasi 4-ke-2 yang sederhana ini dapat digunakan misalnya, untuk mengganti sinyal audio untuk pra-amplifier stereo atau mixer.
Konfigurasi 4-ke-2 yang sederhana ini dapat digunakan misalnya, untuk mengganti sinyal audio untuk pra-amplifier stereo atau mixer.
Gain Amplifier yang Dapat Disesuaikan
Selain mengirim data paralel dalam format serial ke saluran atau koneksi transmisi tunggal, kemungkinan penggunaan multiplexer multi-channel lainnya adalah dalam aplikasi/penerapan audio digital sebagai mixer atau di mana gain amplifier analog dapat dikontrol secara digital, misalnya.
Gain Amplifier yang Dapat Disesuaikan Secara Digital
Di sini, gain tegangan dari inverting Op-amp tergantung pada rasio antara resistor input, RIN dan resistor umpan baliknya, Rf sebagaimana ditentukan dalam tutorial Penguat Operasional (Op-amp).
Sakelar SPST 4-channel (Quad) tunggal yang dikonfigurasi sebagai multiplexer channel 4-ke-1 dihubungkan secara seri dengan resistor untuk memilih resistor umpan balik apa pun untuk memvariasikan nilai Rf.
Kombinasi dari Resistor ini akan menentukan gain tegangan keseluruhan dari amplifier, ( Av ). Kemudian gain tegangan dari penguat (amplifier) dapat disesuaikan secara digital dengan hanya memilih kombinasi resistor yang sesuai.
Multiplexer digital kadang-kadang juga disebut sebagai "Penyeleksi Data" karena mereka memilih data yang akan dikirim ke jalur output dan biasanya digunakan dalam komunikasi atau rangkaian switching jaringan berkecepatan tinggi seperti aplikasi LAN dan Ethernet.
Beberapa IC multiplexer memiliki buffer pembalik tunggal (Gerbang NOT) yang terhubung ke output untuk memberikan output logika positif (logika "1", TINGGI) pada satu terminal dan output logika negatif (logika "0", RENDAH) pada terminal lain yang berbeda.
Dimungkinkan untuk membuat rangkaian multiplexer sederhana dari gerbang AND dan gerbang OR standar seperti yang telah kita lihat di atas, tetapi umumnya multiplexer/penyeleksi data tersedia sebagai paket IC standar seperti TTL 74LS151 8-input untuk 1 line multiplexer atau TTL 74LS153 Dual 4-input ke 1 line multiplexer.
Rangkaian multiplexer dengan jumlah input yang jauh lebih tinggi dapat diperoleh dengan menyatukan dua atau lebih perangkat yang lebih kecil.
Ringkasan Multiplexer
Kemudian kita dapat melihat bahwa Multiplexer adalah rangkaian switching yang hanya beralih atau rute sinyal melalui diri mereka sendiri, dan menjadi rangkaian kombinasi mereka tidak memiliki memori karena tidak ada jalur umpan balik sinyal.
Multiplexer adalah rangkaian elektronik yang sangat berguna yang telah digunakan dalam berbagai aplikasi seperti perutean sinyal, komunikasi data, dan aplikasi kontrol bus data.
Ketika digunakan dengan demultiplexer, data paralel dapat ditransmisikan dalam bentuk serial melalui tautan data tunggal seperti kabel serat optik atau saluran telepon dan dikonversi kembali menjadi data paralel sekali lagi.
Kelebihanya adalah bahwa hanya satu baris data serial diperlukan daripada beberapa baris data paralel. Oleh karena itu, multiplexer kadang-kadang disebut sebagai "pemilih data", karena mereka memilih data ke saluran.
Multiplexer juga dapat digunakan untuk mengganti sinyal analog, digital atau video, dengan arus switching di rangkaian daya analog terbatas di bawah 10mA hingga 20mA per saluran untuk mengurangi pembuangan panas.
Dalam tutorial berikutnya tentang perangkat Logika Kombinasional, kita akan melihat kebalikan dari Multiplexer yang disebut De-multiplexer yang mengambil jalur input tunggal dan menghubungkannya ke beberapa jalur output.