Autor: Rubén San Martín – Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CESICE). FIIIDT.
Los Multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos, están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida. La función de Multiplexar consiste en enviar a voluntad por un solo canal de salida alguna de las informaciones presentes en varias líneas de entrada, el multiplexor actúa como un conmutador electrónico. Están formados por N líneas de entradas de información, una salida y n entradas de control. Están relacionas de la forma: N = 2n.
En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo. Una señal que está multiplexada debe demultiplexarse en el otro extremo.
Según la forma en que se realice esta división del medio de transmisión, existen varias clases de multiplexación: Multiplexación por división de frecuencia, Multiplexación por división de tiempo, Multiplexación por división de código Y Multiplexación por división de longitud de onda.
Estos circuitos combinacionales poseen 2n líneas de entrada de datos, una línea de salida y n entradas de selección. Las entradas de selección indican cuál de estas líneas de entrada de datos es la que proporciona el valor a la línea de salida. Cada combinación de las entradas de selección corresponde a una entrada de datos, y la salida final del multiplexor corresponderá al valor de dicha entrada seleccionada. Para identificar la entrada de selección más significativa, por convenio esta siempre es la que está más arriba (de mostrarse de forma vertical) o más a la izquierda (en horizontal), independientemente de su etiqueta identificatoria, a no ser que se especifique lo contrario. También se pueden construir multiplexores con mayor número de entradas utilizando multiplexores de menos entradas, utilizando la composición de multiplexores.
En electrónica digital, es usado para el control de un flujo de información que equivale a un conmutador. En su forma más básica se compone de dos entradas de datos (A y B), una salida de datos y una entrada de control. Cuando la entrada de control se pone a 0 lógico, la señal de datos A es conectada a la salida; cuando la entrada de control se pone a 1 lógico, la señal de datos B es la que se conecta a la salida.
El multiplexor es una aplicación particular de los decodificadores, tal que existe una entrada de habilitación (EN) por cada puerta AND y al final se hace un OR entre todas las salidas de las puertas AND.
Aplicaciones de un Multiplexor
Un Multiplexor tiene diversas aplicaciones, tales como: Selector de entradas, Serializador, el cual convierte datos desde el formato paralelo al formato serie, Transmisión multiplexada, se utilizan las mismas líneas de conexión, se transmiten diferentes datos de distintas procedencias y Generación de funciones lógicas, utilizando inversores y conectando a 0 o 1 las entradas según interese, se consigue diseñar.
Por ejemplo, la Figura 3 muestra simbólicamente un Multiplexor de 8 entradas de información, 3 de control y una de salida.
La tabla de verdad de este multiplexor es:
Siendo la función booleana la siguiente:
Por ejemplo, el Multiplexor 74LS157, contiene cuatro multiplexores con sus dos entradas de datos y su salida cada uno. Tiene una entrada de inhibición (STROBE G) activa a nivel bajo (0V) y una entrada de selección (SELECT), comunes a los cuatro multiplexores.
Cuando STROBE está a nivel bajo, si la entrada SELECT está a nivel bajo, en la salida aparece el valor del dato A; y si la SELECT está a nivel alto aparece el dato B. La figura siguiente muestra la tabla de funcionamiento de uno de los multiplexores.
Implementación de Funciones Lógicas con Multiplexores
La circuitería interna que posee un Multiplexor permite la implementación de funciones lógicas mediante su adecuado conexionado externo. Existen dos métodos para utilizar los multiplexores en la implementación de funciones lógicas: (i) Cuando se utilizan Multiplexores que poseen igual número de entradas de control que de variables de la función a implementar y (ii) Cuando se utilizan Multiplexores con un número de entradas de control inferior en una unidad al de variables de la función a implementar.
CASO 1: Uso de Multiplexores que poseen igual número de entradas de control que de variables de la función a implementar.
Suponga que se desea implementar la función lógica siguiente:
La función contiene cuatro variables A, B, C y D que combinadas dan lugar a 16 posibilidades. Si se emplea un Multiplexor de cuatro entradas de control, éste dispondrá de 16 canales de entrada, es decir, uno para cada posible combinación de las variables de la función. Como la función está expresada en forma de Minterms, significa que cada término que la constituye corresponde a aquellas combinaciones de las variables de entrada que hacen “1” dicha función. Así se tiene que:
Si se aplica las variables de la función a las entradas de control y se conectan a “1” los canales de entrada que se corresponden con las combinaciones que intervienen en la función, y poniendo a “0” el resto de los canales, se tiene la función implementada. Ver Figura 5.
CASO 2: Uso de Multiplexores con un número de entradas de control inferior en una unidad al de variables de la función a implementar.
Es posible implementar funciones lógicas de n variables con multiplexores de n – 1 entradas de control, esto evidentemente produce un consiguiente ahorro económico.
Si se desea implementar la función lógica del ejemplo anterior utilizando un Multiplexor que posea sólo tres entradas de control, se comienza por realizar una Tabla, en la cual se representan con un “1” las combinaciones de las variables de entrada que intervienen en la función.
En dicha tabla se agrupan por columnas todas las posibles combinaciones de tres de las variables de entrada, dejando en las filas las posibilidades de la variable que resta.
De la tabla se deduce que la función F se hace activa en los casos siguientes: Independientemente del valor de la variable A, si se produce alguna de las siguientes combinaciones de las variables BC y D.
- Si la variable A = 0, y se produce alguna de las combinaciones siguientes de las variables BC y D:
De la tabla también se deduce que la función F no se activa en los casos siguientes:
Independientemente del valor de la variable A, cuando las variables BC y D tienen las combinaciones siguientes:
- Si la variable A = 1 y se produce alguna de las combinaciones siguientes de las variables BC y D:
Por lo tanto, la implementación del circuito se consigue aplicando las variables BC y D a las entradas de control del multiplexor y conectando las entradas de los canales de la forma siguiente:
Los canales D0 y D2 a Tierra (“0 V “),
Los canales D1, D4 y D6 a + 5V (“1”)
Los canales D3, D5 y D7 a través de un inversor a la variable A, ya que su valor es siempre contrario del de dicha variable.
Los circuitos Multiplexores en el área de la electrónica digital ayudan mucho a implementar funciones booleanas, seleccionar diferentes entradas, transmitir diferentes datos de distintas procedencias, entre otros. Para la quinta parte de los Sistemas Combinacionales se hablará de los circuitos Demultiplexores, cómo funcionan, para qué sirven y su lógica interna.
Bibliografía
[1] Andrés Herrera (2016). Trabajo de Laboratorio Nº02: Diseño de Sistemas Lógicos Combinacionales en Media Escala de Integración (MSI). – Venezuela (Guía de Laboratorio de Sistemas Lógicos) Charallave: Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Ingeniería Mecatrónica.
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