Análise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da Silva MULTIPLEXADORES

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1 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva MULTIPLEXDORE O multiplexador ou Mux é um circuito combinacional dedicado com a finalidade de selecionar, através de variáveis de seleção, uma de suas entradas, conectando-a eletronicamente à uma única saída. Esta operação é denominada multiplex ou multiplexação, que significa seleção e tanto as entradas como a saída são denominadas também de canais de entrada e saída. Como exemplo, quando se escolhe um canal de televisão através do controle remoto se efetua na verdade uma seleção entre as várias emissoras existentes. s emissoras correspondem às entradas, a tela de TV à saída e o controle remoto faz a função do Mux. Pode-se fazer uma analogia com uma chave de seleção de várias entradas e uma saída: Um Mux pode ser representado pelo modelo abaixo: E 9 E 8 9E 7 : : : de n Canais 2 E n : n No Mux, o número de entradas está relacionado com o número de variáveis de seleção, ou seja: n = 2 m n - número de canais de entrada; m - número de variáveis de seleção. Como exemplo, um Mux com duas variáveis de seleção (m=2) pode ser codificado de quatro modos diferentes (00, 01, 10, 11) e possui, portanto, quatro Cefet/PR Cornélio Procópio 1

2 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva canais de entrada (n=2 2 =4). Com três variáveis de seleção (m=3) pode ser codificado de oito modos diferentes (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) possuindo oito canais de entrada (n=2 3 =8). Dentre as inúmeras aplicações nos sistemas digitais podemos citar: seleção de informações digitais para um determinado circuito; seleção de informações digitais para serem transmitidas a um outro sistema digital; serialização de informações de vários bits; implementação de expressões booleanas. de Dois Canais Um Mux de dois canais ou entradas precisa de apenas uma variável de seleção, pois: n = 2 m = 2 1 = 2 Como a seleção das entradas não depende do nível lógico das mesmas a tabela-verdade que representa o funcionamento deste multiplexador deve ter na mesma coluna da saída, ao invés de níveis lógicos, o nome das variáveis de entrada: 0 1 onde: E n - entradas; - variável de seleção; - saída. Expressão booleana da saída: =. +. Circuito lógico do Mux de dois canais: Cefet/PR Cornélio Procópio 2

3 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva Cabe observar que os índices das entradas representam no sistema decimal os códigos das variáveis de seleção correspondentes no sistema binário e, portanto, é mais importante sempre destacar qual variável é a mais significativa (M) e qual é a menos significativa (L). de Quatro Canais pois: Um Mux de quatro canais ou entradas precisa de duas variáveis de seleção, n = 2 m = 2 2 = onde: E n - entradas; e - variáveis de seleção; - saída. Expressão booleana da saída: = Circuito lógico do Mux de quatro canais: Cefet/PR Cornélio Procópio 3

4 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva de Oito Canais 9 E 7 de 8 Canais (M) C(L) C E 7 representação, a tabela verdade e o processo para o projeto de multiplexadores de dezesseis canais é similar ao de oito canais, incrementando-se o número de entradas e o número de variáveis de seleção (,, C, e D). ssociação de Multiplexadores Os multiplexadores podem ser encontrados prontos em circuitos integrados comerciais, mas o número de entradas é limitado em cada CI. Quando se necessita de um Mux com uma quantidade de canais de entrada maior do que os encontrados comercialmente ou quando é necessário multiplexar vários canais simultaneamente, basta fazer a associação conveniente de vários multiplexadores de forma a ampliar o número de canais de entrada para uma única saída ou ampliar o número de saídas para se obter mais de um canal de entrada ativo simultaneamente. ssociação paralela de multiplexadores: Esta associação é importante quando se necessita selecionar informações digitais de vários bits simultaneamente. Para isto, basta utilizar um Mux com um Cefet/PR Cornélio Procópio 4

5 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva número de canais de entrada igual ao número de informações a serem multiplexadas sendo o número de Mux s igual ao número de bits destas informações. Exemplo: Deseja-se multiplexar quatro informações diferentes (,, e ) cada uma composta de 3 bits (1, 2, 3 ; 1, 2, 3,...) para que apenas uma informação de 3 bits esteja na saída. O circuito de multiplexação pode ser implementado com 3 Mux de quatro entradas cada: (M) (L) 3 Cefet/PR Cornélio Procópio 5

6 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva ssociação série de multiplexadores: Esta associação é uma ampliação da capacidade dos canais de entrada, consiste em uma variação da associação paralela pois, para ampliar a capacidade de canais de entrada, basta multiplexar os Mux de entrada através de um Mux de saída. Exemplo: Deseja-se obter um Mux de 16 canais utilizando apenas Mux de quatro canais. Para isto, basta utilizar um Mux de saída multiplexando 4 Mux de entrada: E 7 E 8 E C D (L) (M) Cefet/PR Cornélio Procópio 6

7 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva Note que as variáveis de seleção do Mux resultante são,, C e D, sendo a variável o bit mais significativo (Mux de saída) e a variável D o it menos significativo (Mux de entrada). C D E E E Implementação de Expressões ooleanas Com um único Mux é possível implementar uma expressão booleana cujo circuito lógico necessitaria de várias portas lógicas, ou seja, vários circuitos para ser implementado. Isto é possível utilizando-se as variáveis de seleção do Mux como as variáveis independentes de um circuito lógico, montando normalmente a tabela verdade para todas as combinações possíveis de valores destas variáveis e o resultado na saída. Como o Mux pode possuir várias entradas, efetua-se a combinação das entradas para produzir o resultado desejado na saída de acordo com os valores das variáveis de seleção. Como exemplo, utilizaremos a expressão = o Passo: elabora-se a tabela verdade para a expressão e a variável de saída o Passo: adicionar as entradas do Mux para cada saída desejada. Cefet/PR Cornélio Procópio 7

8 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva Entrada do Mux o Passo: efetuar a interligação das entradas do Mux de acordo com os valores das variáveis de seleção (variáveis independentes) e a saída de 4 Canais (M) (L) Nos casos em que o número de variáveis independentes da expressão lógica for maior que o número de variáveis de seleção do Mux, pode-se utilizar um artifício como no exemplo a seguir o qual mostra a implementação da expressão lógica abaixo com um Mux de 8 canais. =.C.D +..D +..D +.C.D C D Cefet/PR Cornélio Procópio 8

9 nálise de Circuitos Digitais Multiplexadores Prof. Luiz Marcelo Chiesse da ilva Como a expressão lógica possui quatro variáveis independentes (,, C e D) e o Mux possui somente três variáveis de seleção (8 canais), é preciso relacionar as três variáveis mais significativas da expressão com as variáveis de seleção, e a variável independente restante atua como uma variável auxiliar do circuito. Neste caso as variáveis mais significativas são, e C e a variável auxiliar é D. Então, compara-se para cada duas linhas subsequentes da tabela verdade o valor da saída com o valor da variável auxiliar, obtendo-se uma relação lógica da saída com esta variável. C D = f(d) = D = D 0 1 = 1 = D = 1 = D = D = 0 E 7 9 de 8 Canais E 7 (M) C(L) Cefet/PR Cornélio Procópio 9