Laboratorium Układów Logicznych

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z układami multipleksera i demultipleksera.

Multiplekser (skrót MUX) jest układem kombinacyjnym (czyli takim, w którym stan wejść układu jednoznacznie określa stan wyjść tego układu). Multiplekser jest układem komutacyjnym (przełączającym), posiadającym n linii (wejść) informacyjnych, k wejść adresowych (zwykle n=2^k) i jedno wyjście. Posiada również wejście sterujące działaniem układu oznaczane jako G (wejście strobujące, ang. gate).

Multiplekser umożliwia wielu sygnałom wejściowym współdzielić jedno urządzenie lub zasób (np. jeden przetwornik analogowo-cyfrowy lub jedną linię komunikacyjną).

Jego działanie polega na przekazaniu wartości jednego z wielu wejść na jedno wyjście, numer wejścia jest podawany na linie adresowe a₀... a_k-1.

Jeśli na wejście strobujące (blokujące) G podane zostanie logiczne zero, to wyjście przyjmuje określony stan logiczny (zazwyczaj zero), niezależny od stanu wejść danych i adresowych.

Multiplekser (inaczej krotnica) jest urządzeniem stosowanym w telekomunikacji do zwielokrotniania sygnałów.

Multipleksery są oferowane w postaci układów scalonych. Na rys. 1.1 przedstawiono opis wyprowadzeń układu 74LS153 - podwójnego multipleksera 4-wejściowego.

Rys. 1.1. Opis wyprowadzeń podwójnego multipleksera 74LS153.

W tabeli 1.1 przedstawiono sposób działania multipleksera 74LS153.

W tabeli 1.1 znak minus (-) oznacza dowolną wartość sygnału, 0 lub 1.

Jeśli na wejściu strobującym
(negacja G) wartość logiczna sygnału równa jest 1, to stan logiczny wyjścia układu jest równy 1 i nie zależy od stanu sygnałów na wejściach C₀-C₃, ani na wejściach adresowych A,B. Dla wartości logicznej sygnału
=0, na wyjściu Y pojawia się sygnał z jednej z linii C₀-C₃ wybranej przez adres na wejściach A,B.

Demultiplekser jest układem posiadającym jedno wejście, n wejść adresowych oraz k wyjść (zazwyczaj k=2ⁿ).

Jego działanie polega na połączeniu wejścia x do jednego z wyjść y_i. Numer wyjścia jest określany przez podanie jego numeru na linie adresowe a₀... a_n-1. Na pozostałych wyjściach panuje stan zera logicznego.

Jeśli na wejście strobujące (blokujące) G (ang. gate) podane zostanie logiczne zero, to wyjścia przyjmują określony stan logiczny, niezależny ani od stanu wejścia x, ani wejść adresowych.

Na rys. 1.2 przedstawiono opis układu 74LS155 - podwójnego demultipleksera jednej linii wejściowej na cztery linie wyjściowe.

Rys 1.2. Opis wyprowadzeń podwójnego demultipleksera 74LS155

W tabeli 1.2 przedstawiono zależności między sygnałami wejściowymi a wyjściowymi demultipleksera.

Dla obu demultiplekserów wspólne są jedynie wejścia adresowe A i B. Wejścia strobujące
i
służą do blokowania przepływu informacji z wejścia do wyjścia, niezależnie od stanu wejść adresowych. Dla pierwszego demultipleksera, wejście jest w postaci prostej (nie zanegowanej), w drugim wejście jest negowane.

Kolejno na wejścia strobujące
i
multipleksera podać stan niski L, na wejścia stan niski L, wysoki H oraz sygnał z generatora przebiegu prostokątnego o amplitudzie około 3.5 [V], a na oscyloskopie i próbniku stanów logicznych obserwować stan wyjścia multipleksera w zależności od stanu wejść adresowych A i B (LL, LH, HL). Wyniki obserwacji zapisać w tabeli.

Kolejno na wejścia strobujące
i
demultipleksera podać stan niski L. Obserwować na oscyloskopie oraz próbniku stanów logicznych stan kolejnych wyjść jeśli na liniach adresowych A, B pojawią się stany LL, LH, HL, HH (czyli 00,01,10,11), a na wejściu kolejno: stan niski L, stan wysoki H oraz sygnał prostokątny z generatora o amplitudzie 3.5 [V].

Połączyć wyjście multipleksera w wejściem demultipleksera, a na wejścia strobujące
obu układów podać stan niski L. Na wejścia multipleksera podać stan niski L, stan wysoki H oraz sygnał prostokątny z generatora o amplitudzie 3.5 [V]. Na wejścia adresowe A,B multipleksera podać kolejne adresy (LL,LH,HL), a na wejścia adresowe A,B demultipleksera podać adresy (LL,LH,HL,HH). Obserwować stan wyjść demultipleksera na próbniku stanów logicznych i na oscyloskopie.

Dokonać analizy zaobserwowanych stanów wyjść poszczególnych układów.

Określić stan wyjścia multipleksera, stan wejść poda prowadzący, a wyniki umieścić w tabeli 3.1.

Określić stan wyjść demultipleksera, stan wejść poda prowadzący, a wyniki umieścić w tabeli 3.2.

Wyjście multipleksera połączone jest z wejściem demultipleksera, na wejścia strobujące
obu układów podano stan niski L. Określić stan wyjść demultipleksera, stan wejść multipleksera i wejść obu układów poda prowadzący. Wyniki umieścić w tabeli 3.3.

Tabela 3.3. Analiza pracy układu multiplekser-demultiplekser

[2] Misiurewicz P., Podstawy techniki cyfrowej, WNT, Warszawa 1982

[3] Wilkinson B., Układy cyfrowe, Wydawnictwo WKiŁ, Warszawa 2000

POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej
Laboratorium Podstaw Telekomunikacji Ćwiczenie nr 1 Temat: Multiplekser i demultiplekser
Rok akademicki: Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:	Wykonawcy: 1. 2. 3. 4. 5. 6.	Data
			Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania

			Ocena:
Uwagi:

B	A	1C₀	1C₁	1C₂	1C₃	Y	Uwagi

B	A	1C	1Y₀	1Y₁	1Y₂	1Y₃	Uwagi

wejścia							wyjście
adresowe		strobujące	danych
B	A		C₀	C₁	C₂	C₃	Y
-	-	1	-	-	-	-	1
0	0	0	0	-	-	-	0
0	0	0	1	-	-	-	1
0	1	0	-	0	-	-	0
0	1	0	-	1	-	-	1
1	0	0	-	-	0	-	0
1	0	0	-	-	1	-	1
1	1	0	-	-	-	0	0
1	1	0	-	-	-	1	1

wejścia				wyjścia
adresowe		strobujące	danych
B	A	1	1C	1	1	1	1
-	-	1	-	1	1	1	1
0	0	0	1	0	1	1	1
0	1	0	1	1	0	1	1
1	0	0	1	1	1	0	1
1	1	0	1	1	1	1	0
-	-	-	0	1	1	1	1