మల్టీప్లెక్సర్ సర్క్యూట్ మరియు ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది

మల్టీప్లెక్సర్ అనే పదాన్ని సాధారణంగా " MUX " లేదా " MPX " అని కూడా పిలుస్తారు, అందుబాటులో ఉన్న అనేక ఇన్పుట్లలో ఒక అవుట్పుట్ను ఎంచుకోవడాన్ని సూచిస్తుంది. ప్రొఫెసర్ శంకర్ బాలచంద్రన్ (ఐఐటి-ఎం) మల్టీప్లెక్సింగ్‌ను తక్కువ సంఖ్యలో ఛానెల్‌లు లేదా పంక్తుల ద్వారా పెద్ద సంఖ్యలో సమాచార యూనిట్లను ప్రసారం చేసే పద్ధతిగా వివరిస్తుంది మరియు డిజిటల్ మల్టీప్లెక్సర్ అనేది అనేక ఇన్పుట్ లైన్లలో ఒకటి నుండి బైనరీ సమాచారాన్ని ఎంచుకునే కాంబినేషన్ లాజిక్ సర్క్యూట్ మరియు దీన్ని ఒకే అవుట్పుట్ పంక్తికి నిర్దేశిస్తుంది.

ఈ వ్యాసంలో, ఈ మల్టీప్లెక్సర్లు ఎలా పని చేస్తాయో, మా ప్రాజెక్ట్ కోసం ఒకదాన్ని ఎలా డిజైన్ చేయాలో నేర్చుకుంటాము మరియు హార్డ్‌వేర్‌పై పనిని తనిఖీ చేయడానికి బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో ఆచరణాత్మక ఉదాహరణను కూడా ప్రయత్నిస్తాము.

మల్టీప్లెక్సర్ల ప్రాథమికాలు:

మల్టీప్లెక్సర్లను అర్థం చేసుకోవడానికి ఉత్తమ మార్గం క్రింద చూపిన విధంగా బహుళ-స్థానాల్లో ఉన్న ఒకే ధ్రువాన్ని చూడటం. ఇక్కడ స్విచ్‌లో బహుళ ఇన్‌పుట్‌లు D0, D1, D2 మరియు D3 ఉన్నాయి, అయితే దీనికి ఒకే అవుట్‌పుట్ (అవుట్) పిన్ ఉంది. కంట్రోల్ నాబ్ అందుబాటులో ఉన్న నాలుగు డేటాలో ఒకదాన్ని ఎంచుకోవడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఈ డేటా అవుట్పుట్ వైపు ప్రతిబింబిస్తుంది. ఈ విధంగా వినియోగదారు అందుబాటులో ఉన్న అనేక సంకేతాలలో అవసరమైన సిగ్నల్‌ను ఎంచుకోవచ్చు.

ఇది యాంత్రిక మల్టీప్లెక్సర్‌కు స్పష్టమైన ఉదాహరణ. హై స్పీడ్ స్విచింగ్ మరియు డేటా బదిలీలతో కూడిన ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లో మనం డిజిటల్ సర్క్యూట్లను ఉపయోగించి అవసరమైన ఇన్పుట్ను చాలా వేగంగా ఎంచుకోగలగాలి. కంట్రోల్ సిగ్నల్స్ (ఎస్ 1 మరియు ఎస్ 0) సరిగ్గా అదే చేస్తాయి, అవి వారికి అందించిన సిగ్నల్‌పై అందుబాటులో ఉన్న అనేక వాటిలో ఒక ఇన్‌పుట్‌ను ఎంచుకుంటాయి. కాబట్టి ఏదైనా మల్టీప్లెక్సర్‌లో మూడు ప్రాథమిక మరియు బేర్ కనీస నిబంధనలు ఇన్‌పుట్ ఇన్‌పుట్ పిన్స్, అవుట్‌పుట్ పిన్ మరియు కంట్రోల్ సిగ్నల్

ఇన్పుట్ పిన్స్: ఇవి అందుబాటులో ఉన్న సిగ్నల్ పిన్స్, వీటి నుండి ఒకదాన్ని ఎంచుకోవాలి. ఈ సంకేతాలు డిజిటల్ సిగ్నల్ లేదా అనలాగ్ సిగ్నల్ కావచ్చు.

అవుట్పుట్ పిన్: మల్టీప్లెక్సర్లో ఎల్లప్పుడూ ఒకే అవుట్పుట్ పిన్ ఉంటుంది. ఎంచుకున్న ఇన్పుట్ పిన్ సిగ్నల్ అవుట్పుట్ పిన్ ద్వారా అందించబడుతుంది.

నియంత్రణ / ఎంపిక పిన్: ఇన్పుట్ పిన్ సిగ్నల్ ఎంచుకోవడానికి కంట్రోల్ పిన్స్ ఉపయోగించబడతాయి. మల్టీప్లెక్సర్‌లోని కంట్రోల్ పిన్‌ల సంఖ్య ఇన్‌పుట్ పిన్‌ల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు 4-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్‌లో 2 సిగ్నల్ పిన్‌లు ఉంటాయి.

అవగాహన ప్రయోజనం కోసం, పైన చూపిన 4-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్‌ను పరిశీలిద్దాం. దీనికి రెండు కంట్రోల్ సిగ్నల్ ఉంది, దీనిని మనం అందుబాటులో ఉన్న నాలుగు ఇన్పుట్ లైన్లలో ఒకదాన్ని ఎంచుకోవచ్చు. అవసరమైన ఇన్పుట్ పిన్ను ఎంచుకోవడానికి కంట్రోల్ పిన్స్ (S0 మరియు S1) యొక్క స్థితిని ఈ క్రింది పట్టిక వివరిస్తుంది.

ఇప్పుడు, మల్టీప్లెక్సర్ల యొక్క ప్రాథమికాన్ని మేము అర్థం చేసుకున్నాము, అప్లికేషన్ సర్క్యూట్లలో సాధారణంగా ఉపయోగించే 2-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్లు మరియు 4-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్లను పరిశీలిద్దాం.

2-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్లు:

2-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్ల కోసం పేరు సూచించినట్లు మనకు 2 ఇన్పుట్ లైన్లు మరియు ఒక అవుట్పుట్ లైన్స్ ఉంటాయి. అందుబాటులో ఉన్న రెండు ఇన్‌పుట్ పిన్‌ల మధ్య ఎంచుకోవడానికి దీనికి ఒక కంట్రోల్ పిన్ మాత్రమే ఉంటుంది. 2: 1 మల్టీప్లెక్సర్ యొక్క గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం క్రింద చూపబడింది.

ఇక్కడ ఇన్పుట్ పిన్స్కు D0 మరియు D1 అని పేరు పెట్టబడింది మరియు అవుట్పుట్ పిన్ అవుట్ గా పేరు పెట్టబడింది. కంట్రోల్ పిన్ S0 ను ఉపయోగించడం ద్వారా వినియోగదారు D0 లేదా D1 గా ఉన్న ఇన్పుట్లలో ఒకదాన్ని ఎంచుకోవచ్చు. S0 తక్కువగా ఉంచినట్లయితే (లాజిక్ 0) అప్పుడు ఇన్పుట్ D0 అవుట్పుట్ పిన్లో ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు ఇన్పుట్ S0 ను అధికంగా ఉంచితే (లాజిక్ 1) అప్పుడు ఇన్పుట్ D1 అవుట్పుట్ పిన్లో ప్రతిబింబిస్తుంది. అదే ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్న సత్య పట్టిక క్రింద చూపబడింది

పై పట్టిక నుండి మీరు చూడగలిగినట్లుగా, కంట్రోల్ సిగ్నల్ S0 0 అయినప్పుడు అవుట్పుట్ D0 యొక్క సిగ్నల్ విలువలను ప్రతిబింబిస్తుంది (నీలం రంగులో హైలైట్ చేయబడింది) మరియు అదేవిధంగా కంట్రోల్ సిగ్నల్ S0 1 అయినప్పుడు అవుట్పుట్ D1 యొక్క సిగ్నల్ విలువలను ప్రతిబింబిస్తుంది (ఎరుపు రంగులో హైలైట్ చేయబడింది). కొన్ని ప్రత్యేకమైన ఐసి ప్యాకేజీలు ఉన్నాయి, ఇవి ప్యాకేజీ నుండి నేరుగా మల్టీప్లెక్సర్లుగా పనిచేస్తాయి, కాని మేము కాంబినేషన్ లాజిక్ డిజైన్లను అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నందున, లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించి పై 2-ఇన్పుట్ మల్టీప్లెక్సర్ను నిర్మించుకుందాం. దాని కోసం లాజిక్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది

లాజిక్ రేఖాచిత్రం NAND గేట్లను మాత్రమే ఉపయోగించుకుంటుంది మరియు అందువల్ల పెర్ఫ్ బోర్డులో లేదా బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో కూడా సులభంగా నిర్మించవచ్చు. లాజిక్ రేఖాచిత్రం కోసం బూలియన్ వ్యక్తీకరణ ద్వారా ఇవ్వవచ్చు

అవుట్ = ఎస్ ₀ '.డి ₀ '.డి ₁ + ఎస్ ₀ '.డి ₀.డి ₁ + ఎస్ ₀.డి ₀.డి ₁ ' + ఎస్ ₀.డి ₀.డి ₁

సాధారణ పదాలను రద్దు చేయడం ద్వారా మేము ఈ బూలియన్ వ్యక్తీకరణను మరింత సరళంగా చేయవచ్చు, తద్వారా లాజిక్ రేఖాచిత్రం చాలా సరళంగా మరియు సులభంగా నిర్మించగలదు. సరళీకృత బూలియన్ వ్యక్తీకరణ క్రింద ఇవ్వబడింది.

అవుట్ = ఎస్ ₀ '.డి ₀ + ఎస్ ₀.డి ₁

హయ్యర్ ఆర్డర్ మల్టీప్లెక్సర్లు (4: 1 మల్టీప్లెక్సర్):

మీరు 2: 1 మల్టీప్లెక్సర్ యొక్క పనిని అర్థం చేసుకున్న తర్వాత, 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌ను కూడా అర్థం చేసుకోవడం సులభం. ఇది రెండు కంట్రోల్ లైన్లతో 4 ఇన్పుట్ పిన్స్ మరియు 1 అవుట్పుట్ పిన్స్ కలిగి ఉంటుంది. ఈ రెండు నియంత్రణ రేఖలు 4 వేర్వేరు కాంబినేషన్ లాజిక్ సిగ్నల్స్ ను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ప్రతి సిగ్నల్ కోసం ఒక నిర్దిష్ట ఇన్పుట్ ఎంపిక చేయబడుతుంది.

కింది సూత్రాలను ఉపయోగించి ఏదైనా మల్టీప్లెక్సర్ కోసం నియంత్రణ రేఖల సంఖ్యను కనుగొనవచ్చు

2 ^{కంట్రోల్ పంక్తుల సంఖ్య} ఇన్పుట్ పంక్తులు = సంఖ్య

కాబట్టి, ఉదాహరణకు 2: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌కు 1 కంట్రోల్ లైన్ ఉంటుంది ఎందుకంటే 2 ¹ = 2 మరియు 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌కు 2 కంట్రోల్ లైన్లు ఉంటాయి ఎందుకంటే 2 ² = 4. అదేవిధంగా మీరు ఏదైనా అధిక ఆర్డర్ మల్టీప్లెక్సర్‌ల కోసం లెక్కించవచ్చు.

8: 1 మల్టీప్లెక్సర్ వంటి హై ఆర్డర్ MUX ను రూపొందించడానికి 2: 1 మరియు 4: 1 MUX వంటి లోయర్ ఆర్డర్ మల్టీప్లెక్సర్లతో కలపడం కూడా సాధారణం. ఇప్పుడు, ఉదాహరణకు, 2: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌ను ఉపయోగించి 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌ను అమలు చేయడానికి ప్రయత్నిద్దాం. 2: 1 MUX ను ఉపయోగించి 4: 1 MUX ను నిర్మించడానికి, మేము మూడు 2: 1 MUX ను కలపాలి.

తుది ఫలితం మాకు 4 ఇన్పుట్ పిన్స్, 2 కంట్రోల్ / సెలెక్ట్ పిన్స్ మరియు ఒక అవుట్పుట్ పిన్ ఇవ్వాలి. మొదటి రెండు MUX ను సాధించడానికి సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి, ఆ రెండింటి యొక్క అవుట్పుట్ క్రింద చూపిన విధంగా 3 ^rd MUX కు ఇన్పుట్గా ఇవ్వబడుతుంది.

మొదటి రెండు MUX యొక్క కంట్రోల్ / సెలెక్ట్ లైన్ కలిసి ఒకే లైన్ (S ₀) ను ఏర్పరుస్తుంది, ఆపై 3 ^rd MUX యొక్క కంట్రోల్ లైన్ రెండవ నియంత్రణ / ఎంపిక సిగ్నల్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. చివరకు మనం నాలుగు ఇన్‌పుట్‌లతో (W0, W1, W2 మరియు W3) మల్టీప్లెక్సర్‌ను పొందుతాము మరియు ఒక అవుట్పుట్ (ఎఫ్) మాత్రమే. 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్ యొక్క సత్య పట్టిక క్రింద చూపబడింది.

పై పట్టికలో మీరు చూడగలిగినట్లుగా, కంట్రోల్ సిగ్నల్ పిన్‌లకు (S0 మరియు S1) అందించిన ప్రతి విలువ కోసం, మా అవుట్పుట్ పిన్‌లోని ఇన్‌పుట్ పిన్‌ల నుండి వేరే అవుట్‌పుట్‌ను పొందుతాము. ఈ విధంగా మేము పని చేయడానికి అందుబాటులో ఉన్న నాలుగు ఇన్‌పుట్ పిన్‌లలో ఒకదాన్ని ఎంచుకోవడానికి MUX ని ఉపయోగించవచ్చు. సాధారణంగా ఈ కంట్రోల్ పిన్స్ (S0 మరియు S1) డిజిటల్ సర్క్యూట్ ఉపయోగించి స్వయంచాలకంగా నియంత్రించబడతాయి. కొన్ని అంకితమైన ఐసి ఉన్నాయి, ఇవి MUX గా పనిచేస్తాయి మరియు మాకు పనిని సులభతరం చేస్తాయి, కాబట్టి వాటిని పరిశీలిద్దాం.

IC 4052 ఉపయోగించి మల్టీప్లెక్సర్ యొక్క ప్రాక్టికల్ ఇంప్లిమెంటేషన్:

ఆచరణాత్మకంగా విషయాలను నిర్మించడం మరియు ధృవీకరించడం ఎల్లప్పుడూ ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది, అంటే మనం నేర్చుకున్న సిద్ధాంతం మరింత అర్ధవంతం అవుతుంది. కాబట్టి మనం 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్‌ను నిర్మించి, అది ఎలా పనిచేస్తుందో తనిఖీ చేద్దాం. మేము ఇక్కడ ఉపయోగిస్తున్న IC MC14052B, దానిలో రెండు 4: 1 మల్టీప్లెక్సర్లు ఉన్నాయి. IC యొక్క పిన్‌అవుట్‌లు క్రింద చూపించబడ్డాయి

ఇక్కడ పిన్స్ X0, X1, X2 మరియు X3 నాలుగు ఇన్పుట్ పిన్స్ మరియు పిన్ X దాని సంబంధిత అవుట్పుట్ పిన్. అవుట్పుట్ పిన్‌కు అవసరమైన ఇన్‌పుట్‌ను ఎంచుకోవడానికి కంట్రోల్ పిన్‌లు A మరియు B ఉపయోగించబడతాయి. Vdd పిన్ (పిన్ 16) + 5V అయిన సరఫరా వోల్టేజ్‌కు కనెక్ట్ అవ్వాలి మరియు Vss మరియు Vee పిన్ గ్రౌండింగ్ చేయాలి. వీ పిన్ ఎనేబుల్ కోసం క్రియాశీల తక్కువ పిన్ కాబట్టి ఈ ఐసిని ఎనేబుల్ చెయ్యడానికి మనం దాన్ని గ్రౌండ్ చేయాలి. MC14052 అనేది అనలాగ్ మల్టీప్లెక్సర్, అంటే ఇన్పుట్ పిన్‌లను వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌తో కూడా సరఫరా చేయవచ్చు మరియు అవుట్పుట్ పిన్‌లు అయినప్పటికీ పొందవచ్చు. అందించిన కంట్రోల్ సిగ్నల్స్ ఆధారంగా వేరియబుల్ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్‌ను ఐసి ఎలా అవుట్పుట్ చేస్తుందో క్రింద ఉన్న జిఐఎఫ్ చిత్రం చూపిస్తుంది. ఇన్పుట్ పిన్స్ వోల్టేజ్ 1.5 వి, 2.7 వి, 3.3 వి మరియు 4.8 విలను కలిగి ఉంది, ఇది ఇచ్చిన కంట్రోల్ సిగ్నల్ ఆధారంగా అవుట్పుట్ పిన్లో కూడా పొందబడుతుంది.

మేము ఈ సర్క్యూట్‌ను బ్రెడ్‌బోర్డుపై సమీకరించవచ్చు మరియు అవి పని చేస్తున్నాయో లేదో తనిఖీ చేయవచ్చు. అలా చేయడానికి నేను రెండు పుష్ బటన్లను కంట్రోల్ పిన్స్ A మరియు B లకు ఇన్‌పుట్‌లుగా ఉపయోగించాను మరియు పిన్స్ 12, 14, 15 మరియు 11 లకు వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌లను అందించడానికి సంభావ్య డివైడర్ కాంబినేషన్ల శ్రేణిని ఉపయోగించాను. అవుట్పుట్ పిన్ 13 ఒకదానికి అనుసంధానించబడి ఉంది LED. LED కి సరఫరా చేయబడిన వేరియబుల్ వోల్టేజీలు నియంత్రణ సంకేతాల ఆధారంగా ప్రకాశాన్ని మారుస్తాయి. ఒకసారి నిర్మించిన సర్క్యూట్ క్రింద ఇలా కనిపిస్తుంది

సర్క్యూట్ యొక్క పూర్తి పని వీడియో కూడా ఈ పేజీ దిగువన చూడవచ్చు. మల్టీప్లెక్సర్ల పనిని మీరు అర్థం చేసుకున్నారని మరియు వాటిని మీ ప్రాజెక్టులలో ఎక్కడ ఉపయోగించాలో మీకు తెలుస్తుందని ఆశిస్తున్నాము. మీకు ఏమైనా ఆలోచనలు లేదా సందేహాలు ఉంటే వాటిని క్రింది వ్యాఖ్య విభాగంలో ఉంచండి మరియు వాటికి ప్రతిస్పందించడానికి నా వంతు ప్రయత్నం చేస్తాను. మీ సాంకేతిక సందేహాలను పరిష్కరించడానికి మరియు ఈ సంఘంలోని ఇతర సభ్యులతో మీ జ్ఞానాన్ని పంచుకోవడానికి మీరు ఫోరమ్‌లను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.