มัลติเพล็กซ์เซอร์ : มัลติเพล็กซ์เซอร์

มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer : MUX) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ตัวเลือกข้อมูล(Data Selector) ซึ่งเป็นตัวที่ทำหน้าที่เลือกช่องสัญญาณที่มีข้อมูลช่องหนึ่งจากหลายๆช่องสัญญาณมาเป็นอินพุตและต่อช่องสัญญาณที่มีข้อมูลนั้นเข้าเป็นสัญญาณเอาต์พุตเพียงเอาต์พุตเดียว ดังรูป

จากรูปทางด้านซ้ายนั้นได้แสดงอินพุตจำนวน n ขา ตั้งแต่ D0 ถึง Dn ขาซึ่งใช้สำหรับเลือกข้อมูล S0 ถึง Sm และขาเอาต์พุต Y ส่วนขาของ S0 ถึง Sm ใช้สำหรับการเลือกให้อินพุตใดจากอินพุต D0 ถึง Dn ผ่านออกไปที่เอาต์พุต Y และจำนวนขาของ S นั้นก็ยังมีความสัมพันธ์กับจำนวนขาของอินพุต D คือ เช่น ถ้ามีจำนวนอินพุตที่จะถูกเลือกจำนวน 4 อินพุต จำนวนบิตของขาสำหรับเลือกข้อมูลจะเท่ากับ 2 (2² = 4) ถ้ามีจำนวนอินพุตที่จะถูกเลือกจำนวน 8 อินพุต จำนวนบิตของขาสำหรับเลือกข้อมูลจะเท่ากับ 3 (2³ = 8) เป็นต้น

ซึ่งวิธีการรวมข้อมูลจากหลายๆ จุด แล้วส่งผ่านไปตามสายส่งเพียงสายเดียวนั้น เรียกว่า multiplex ซึ่งสามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 รูปแบบคือ

1) การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (Time Division Multiplexer หรือ TDM) เป็นวิธีที่เพิ่งจะได้รับการพัฒนาขึ้นมาได้ไม่นานนักการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาจะใช้เส้นทางเพียงเส้นทางเดียวและคลื่นพาห์ความถี่เดียวเท่านั้นแต่ ผู้ใช้แต่ละคนนั้นจะได้รับการจัดสรรเวลาในการเข้าใช้ช่องสัญญาณที่ต้องการนั้นเพื่อส่งข้อมูลไปยังปลายทางที่ตนต้องการ

2) การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency Division Multiplexer หรือ FDM) เป็นวิธีที่ใช้กันทั้งระบบที่มีสายและระบบคลื่นวิทยุ ซึ่งหลักการของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่นี้คือ การนำสัญญาณจากแหล่งต่างๆมารวมกัน ให้อยู่ในคลื่นพาห์เดียวกันที่ความถี่ต่างๆ และสัญญาณเหล่านี้สามารถที่จะใช้เส้นทางร่วมกันได้ซึ่งต่างจากแบบแรกที่ไม่สามารถใช้ร่วมกันได้

จากรูปที่ 4 แสดงตัวอย่างวงจรมัลติเพล็กซ์เซอร์ ที่ใช้ลอจิกเกตขนาด 4 อินพุต

รูปที่ 4 วงจรมัลติเพล็กซ์เซอร์ขนาด 4 อินพุต

2 ไอซีมัลติเพล็กซ์เซอร์
2.1 ไอซีเบอร์ 74157 (Quadruple 2-Line-to-1-Line Data Selector/Multiplexer)
ไอซีเบอร์ 74157 เป็นไอซีที่มี ขนาด 2 อินพุต 4 ชุดในไอซี 1 ตัว ใช้ขาเลือกข้อมูล (Select : S) ร่วมกัน ขาสโตรบ (Strobe : G) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของ มัลติเพล็กซ์เซอร์ทั้ง 4 ชุด แสดงโครงสร้างภายในดังรูปที่ 12.5 และตารางการทำงานในตารางที่ 12.1

รูปที่ 5 โครงสร้างภายในไอซีเบอร์ 74157

ตารางที่ 1 ตารางการทำงานของไอซีเบอร์ 74157

2.2 ไอซีเบอร์ 74153 (Dual 4-Line-to-1-Line Data Selector/Multiplexer)
ไอซีเบอร์ 74153 เป็นไอซีเลือกข้อมูลจากข้อมูลอินพุต 4 อินพุต (C0 ถึง C3) ให้ออกที่เอาต์พุต เพียงเอาต์พุตเดียว จำนวน 2 ชุดในไอซี 1 ตัว โดยใช้บิตของตัวเลือกข้อมูลร่วมกัน 2 บิต คือ B และ A มีขาสโตรบ (G) สำหรับควบคุมการทำงานของมัลติเพล็กซ์เซอร์ทั้ง 2 ชุด แสดงโครงสร้างภายในดังรูปที่ 6 และตารางการทำงานในตารางที่ 2

รูปที่ 6 โครงสร้างภายในไอซีเบอร์ 74153

ตารางที่ 2 แสดงตารางการทำงานของไอซีเบอร์ 74153

2.3 ไอซีเบอร์ 74151 (8-Line-to-1-Line Data Selector/Multiplexer)
ไอซีเบอร์ 74151 เป็นไอซีเลือกข้อมูลจากข้อมูลอินพุต 8 อินพุต (D₀ ถึง D₇) ให้ออกที่เอาท์พุต 2 เอาต์พุต ซึ่งเอาต์พุตหนึ่งเป็นเอาต์พุตที่มีสภาวะลอจิกเหมือนกับอินพุตที่ถูกเลือก ส่วนอีก เอาต์พุตหนึ่งมีสภาวะลอจิกตรงกันข้ามกับอินพุตที่ถูกเลือก โดยมีจำนวนบิต ของตัวเลือกข้อมูล 3 บิต มีขาสโตรบ (S) สำหรับควบคุมการทำงานของมัลติเพล็กซ์เซอร์ทำงานที่ ลอจิก “0”แสดงโครงสร้างภายในดังรูปที่ 7 และ ตารางการทำงานในตารางที่ 3

รูปที่ 7 โครงสร้างภายในไอซีเบอร์ 74151

ตารางที่ 3 ตารางการทำงานของไอซีเบอร์ 74151

2.4 ไอซีเบอร์ 74150 (16-Line-to-1-Line Data Selector/Multiplexer)
ไอซีเบอร์ 74150 เป็นไอซีเลือกข้อมูลจากข้อมูลอินพุต 16 อินพุต (E0 ถึง E15) ซึ่งเอาต์พุตที่ได้มีสภาวะลอจิกตรงกันข้ามกับอินพุตที่ถูกเลือก โดยมีจำนวนบิตของตัวเลือกข้อมูล 4 บิต มีขาสโตรบ สำหรับควบคุมการทำงานของมัลติเพล็กซ์เซอร์ทำงานที่ลอจิก “0” แสดงการจัดขาดังรูปที่ 8 และตารางการทำงานในตารางที่ 4

รูปที่ 8 การจัดขาของไอซีเบอร์ 74150

ตารางที่ 4 แสดงตารางการทำงานของไอซีเบอร์ 74150

ตัวอย่างที่ 1 จงออกแบบวงจรมัลติเพล็กซ์เซอร์ เพื่อเลือกข้อมูลจากแหล่งข้อมูล 2 ชุด ที่มีจำนวนบิตของข้อมูลแต่ละชุดเท่ากับ 4 บิต ตามบล็อกไดอะแกรมรูปที่ 9

รูปที่ 9 บล็อกไดอะแกรมของตัวอย่างที่ 1

วิธีทำ
เนื่องจากไอซีเบอร์ 74157 เป็นไอซีที่ทำหน้าที่เลือกข้อมูลจากอินพุต 2 อินพุตให้ไปปรากฎที่เอาต์พุต ดังนั้นจึงเลือกใช้ไอซีเบอร์ 74157 แสดงวงจรดังรูปที่ 10