Multiplexadores


Multiplexadores são também conhecidos como seletores de dados. Este tipo de circuito lógico trabalha com vários dados de entrada, efetuando uma seleção em um determinado instante. Em outras palavras, ele atua como uma chave digital de várias posições, onde de acordo com as entradas de seleção, irá controlar qual será o chaveamento para a saída.

Portanto, um multiplexador seleciona um entre diversos dados de entrada e transmite esse dado selecionado para o nosso canal de saída. Veja um típico diagrama de um multiplexador:

diagramagenericomultiplexador

Figura 1 – Multiplexador

 

Um multiplexador Básico de duas entradas

 

Na figura a seguir, nós temos um circuito básico envolvendo portas lógicas, que pode representar um multiplexador de duas entradas. Observe que temos as entradas E0, E1 e uma entrada de seleção S. Antes de continuar, caso precise, já fiz um artigo explicando sobre as portas lógicas da nossa eletrônica digital, o qual você pode acessar pelo link abaixo:

Portas Lógicas

Multiplexador de duas entradas

Figura 2 – Multiplexador de duas entradas

 

Condição 1

O nível lógico aplicado em S, determinará qual será a nossa saída. Dessa maneira, vamos ver as duas condições que teremos.

Quando S = 0

A saída da AND1 estará em 0.

A saída da AND2 estará em E0, já que temos uma porta inversora em sua entrada.

Por último temos uma porta OR, indicando que a saída OUT terá o valor de E0.

multiplexador2entradascondicao1

Figura 3 – Condição 1

 

Condição 2

Quando S = 1

A saída da AND1 estará em E1.

A saída da AND2 estará em 0, já que temos uma porta inversora em sua entrada.

Por último temos uma porta OR, indicando que a saída OUT terá o valor de E1.

multiplexador2entradascondicao2

Figura 4 – Condição 2

 

Compreendido este modelo básico, a ideia é a mesma aplicada para estruturas variadas, como por exemplo multiplexadores de 4 ou 8 entradas.

Mas afinal, para que servem os multiplexadores? Dentre as diversas aplicações em sistemas digitais, podemos citar algumas como a seletividade de dados, conversões, geração de funções lógicas, sequência de operações, e roteamento de dados.

 

CI Multiplexador

Para os modelos anteriores que utilizamos para exemplificar o funcionamento de um típico multiplexador, condicionamos o uso das portas lógicas. Agora na simulação e prática, vamos utilizar um circuito integrado que já possua um multiplexador em seu encapsulamento.

O CI empregado será o 74HC157. Este componente possui 4 multiplexadores de duas vias, também chamado de 2 para 1, com uma entrada de seleção. Na figura abaixo, você pode ver o típico diagrama genérico que podemos utilizar para representar o 74HC157.

 

diagramachavesmultiplexador

Figura 5 – Diagrama Genérico Multiplexador

 

Observe que cada par de chaves é como se fosse um multiplexador. Desta forma os terminais 1I0 e 1I1 são as entradas de um multiplexador, sendo 1Y sua saída. A mesma análise se repete para os demais terminais. Na figura seguinte temos a disposição dos pinos e o esquema do 74HC157.

 

diagrama74hc157

Figura 6 – Diagrama e esquema do 74HC157

 

A alimentação do circuito se dá pelos terminais 16 (VCC) e 8 (GND).

O pino 1 (S) é a nossa entrada de seleção.

O pino 15(Enable) é ativo em nível lógico baixo. Ele está relacionado com a tabela verdade que veremos a frente. De qualquer maneira você verá que caso deixe ele em nível lógico alto, sua saída sempre será em nível lógico baixo (Low).

Tabelas

A tabela a seguir auxilia a resumir os terminais e sua função relacionados ao componente.

tabelamultiplexador74hc157

Tabela 1 – Tabela de Pinos do 74HC157

 

Já a próxima figura, é a tabela verdade do circuito.

Tabela Verdade Multiplexador 74HC157

Tabela 2 – Tabela Verdade do 74HC157

 

Observe que temos a relação das entradas e saídas, bem como o componente de seleção. Também identificamos o que comentamos anteriormente. Se o terminal Enable estiver em High, ou seja, nível lógico alto, independente dos valores das nossas entradas, sempre teremos a saída em Low.

 

Análise do diagrama lógico

Antes da simulação, vamos analisar o diagrama lógico do componente com as suas devidas portas lógicas. Assim podemos tomar como base como se dá o funcionamento do componente internamente. Observe na figura abaixo:

 

Diagrama Lógico Multiplexador

Figura 7 – Diagrama lógico

 

Para fins de estudo, vamos considerar uma situação de exemplo com as seguintes condições:

 

S – Nível lógico baixo (Low)

E – Nível lógico baixo (Low)

1I1 – Nível lógico baixo (Low)

1I0 – Nível lógico alto (High)

diagramalogicoexemplo

Figura 8 – Exemplo

 

Observe a figura e veja que efetuando esta análise, teremos exatamente o resultado conforme a tabela verdade anterior.

 

Simulação e Prática

Abaixo você pode ver a simulação do circuito e da prática.

Nas simulações abaixo:

1A e 1B são as nossas entradas;

1Y é a nossa saída;

O pino 1 é o da seleção de entrada;

O pino 15 é o Enable.

simulacaofinal

Figura 9 – Simulação Multiplexador

 

Observe também que na simulação abaixo, ao colocarmos o Enable em nível lógico alto, independente dos valores da nossa entrada, a nossa saída será zero. Conforme a tabela verdade já mencionada anteriormente.

simulacaofinal2

Figura 10 – Simulação Multiplexador

 

Testes práticos com Multiplexador

Figura 11 – Testes práticos com Multiplexador

 

Testes práticos com Multiplexador

Figura 12 – Testes práticos com Multiplexador

 

Testes práticos com Multiplexador

Figura 13 – Testes práticos com Multiplexador

 

Testes práticos com Multiplexador

Figura 14 – Testes práticos com Multiplexador



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