Multiplexer e demultiplexer

(la videolezione) Il multiplexer (mux) e il demultiplexer (demux) sono componenti fondamentali nell'elettronica digitale, utilizzati per gestire il flusso di dati. In sostanza, un mux agisce come un "selettore di segnali", mentre un demux funge da "distributore di segnali". Questi dispositivi sono essenziali per ridurre il numero di linee di trasmissione necessarie, ottimizzando l'uso dei canali di comunicazione.

Un multiplexer, o selettore, è un dispositivo che accetta più ingressi di segnali digitali e ne seleziona uno solo per trasmetterlo su una singola linea di uscita. Il suo funzionamento è controllato da una serie di linee di selezione. Il numero di ingressi di segnale è solitamente una potenza di due, come 2n, dove n è il numero di linee di selezione. Ad esempio, un mux 4-a-1 ha quattro ingressi di dati (I0, I1, I2, I3) e due linee di selezione (S1, S0).

Le linee di selezione determinano quale degli ingressi viene collegato all'uscita. La combinazione binaria sulle linee di selezione corrisponde all'indice dell'ingresso che viene scelto.

Esempio di un Mux 4-a-1:

Se S1=0 e S0=0, l'uscita Y è uguale a I0.

Se S1=0 e S0=1, l'uscita Y è uguale a I1.

Se S1=1 e S0=0, l'uscita Y è uguale a I2.

Se S1=1 e S0=1, l'uscita Y è uguale a I3.

I multiplexer sono ampiamente utilizzati per:

Comunicazione seriale: Per trasmettere dati da più sorgenti su un'unica linea, riducendo i costi e la complessità del cablaggio.

Implementazione di funzioni logiche: Qualsiasi funzione logica può essere implementata utilizzando un mux, riducendo il numero di porte logiche necessarie.

Conversione da parallelo a seriale: Per inviare dati da un bus parallelo su una singola linea in sequenza.

Un demultiplexer, invece, è l'esatto opposto di un multiplexer. Accetta un singolo ingresso di segnale e lo distribuisce su una delle diverse linee di uscita disponibili. Come per il mux, il numero di linee di uscita è una potenza di due, 2n, controllato da n linee di selezione.

L'ingresso di dati (I) viene instradato verso una specifica linea di uscita, a seconda della combinazione binaria presente sulle linee di selezione.

Esempio di un Demux 1-a-4:

Ha un ingresso di dati (i), quattro uscite (Y0,Y1,Y2,Y3) e due linee di selezione (S1,S0).

Se S1=0 e S0=0, l'ingresso I è instradato all'uscita Y0 (le altre uscite restano a 0).

Se S1=0 e S0=1, l'ingresso I è instradato all'uscita Y1.

Se S1=1 e S0=0, l'ingresso I è instradato all'uscita Y2.

Se S1=1 e S0=1, l'ingresso I è instradato all'uscita Y3.

I demultiplexer sono utilizzati per:

Ricezione dati: Per reindirizzare i dati ricevuti su una linea seriale verso le loro destinazioni originali.

Conversione da seriale a parallelo: Per riconvertire un flusso di dati seriale in un bus parallelo.

Decodifica degli indirizzi: In un sistema di memoria, un demux può essere usato per selezionare un chip di memoria specifico in base a un indirizzo.

Spesso, un multiplexer e un demultiplexer lavorano in coppia per formare un sistema di comunicazione completo. Un mux viene utilizzato sul lato trasmittente per combinare i dati da più sorgenti in un unico flusso, che viene poi trasmesso su un singolo canale (ad esempio, un cavo). Sul lato ricevente, un demux viene utilizzato per separare quel flusso di dati e distribuirlo alle destinazioni appropriate. Questa combinazione di dispositivi è nota come multiplexing/demultiplexing, un processo che riduce significativamente la quantità di cablaggio necessaria in un sistema.

Nella videolezione si discute di multiplexer e demultiplexer digitali e del collaudo di un multiplexer a quattro ingressi.