मल्टीप्लेक्स सर्किट और यह कैसे काम करता है

मल्टीप्लेक्स शब्द जिसे आमतौर पर " एमयूएक्स " या " एमपीएक्स " भी कहा जाता है, कई उपलब्ध इनपुट के एक आउटपुट का चयन करने के लिए संदर्भित करता है। प्रोफेसर शंकर बालाचंद्रन (आईआईटी-एम) मल्टीप्लेक्सिंग के बारे में बताते हैं कि बड़ी संख्या में चैनलों या रेखाओं पर बड़ी संख्या में सूचना इकाइयों को प्रसारित करने की विधि और डिजिटल मल्टीप्लेक्स एक कॉम्बिनेशन लॉजिक सर्किट है जो कई इनपुट लाइनों में से एक के बारे में द्विआधारी जानकारी का चयन करता है और इसे एकल आउटपुट लाइन पर निर्देशित करता है।

इस लेख में, हम सीखेंगे कि ये मल्टीप्लेक्स कैसे काम करते हैं, हमारी परियोजना के लिए एक डिजाइन कैसे करें और हार्डवेयर पर काम करने के लिए ब्रेडबोर्ड पर एक व्यावहारिक उदाहरण भी देखें ।

मल्टीप्लेक्सर्स की मूल बातें:

मल्टीप्लेक्सर्स को समझने का सबसे अच्छा तरीका एक एकल पोल बहु-स्थिति को देखकर है जैसा कि नीचे दिखाया गया है। यहां स्विच में कई इनपुट D0, D1, D2 और D3 हैं लेकिन इसमें केवल एक आउटपुट (आउट) पिन है। नियंत्रण घुंडी का उपयोग चार उपलब्ध डेटा में से एक का चयन करने के लिए किया जाता है और यह डेटा आउटपुट पक्ष पर प्रतिबिंबित होगा। इस तरह से उपयोगकर्ता कई उपलब्ध संकेतों के बीच आवश्यक सिग्नल का चयन कर सकता है।

यह एक यांत्रिक बहुसंकेतक का एक सादा उदाहरण है। लेकिन इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में जिसमें उच्च गति स्विचिंग और डेटा ट्रांसफर शामिल है, हमें डिजिटल सर्किट का उपयोग करके बहुत तेज़ी से आवश्यक इनपुट का चयन करने में सक्षम होना चाहिए। नियंत्रण संकेत (S1 और S0) बिल्कुल वैसा ही करते हैं, वे उन्हें उपलब्ध सिग्नल के आधार पर उपलब्ध कई इनपुटों में से एक इनपुट का चयन करते हैं। तो किसी भी मल्टीप्लेक्स पर तीन मूल और नंगे न्यूनतम शब्द इनपुट इनपुट पिन, आउटपुट पिन और कंट्रोल सिग्नल होंगे

इनपुट पिन: ये उपलब्ध सिग्नल पिन होते हैं, जिसमें से किसी एक को चुनना होता है। ये सिग्नल या तो एक डिजिटल सिग्नल या एक एनालॉग सिग्नल हो सकते हैं।

आउटपुट पिन: एक मल्टीप्लेक्सर में हमेशा केवल एक आउटपुट पिन होगा। चयनित इनपुट पिन सिग्नल आउटपुट पिन द्वारा प्रदान किया जाएगा।

नियंत्रण / चयन पिन: नियंत्रण पिन का उपयोग इनपुट पिन सिग्नल का चयन करने के लिए किया जाता है। एक मल्टीप्लेक्स पर कंट्रोल पिन की संख्या इनपुट पिन की संख्या पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए 4-इनपुट मल्टीप्लेक्स में 2 सिग्नल पिन होंगे।

उद्देश्य को समझने के लिए, आइए एक 4-इनपुट मल्टीप्लेक्सर पर विचार करें जो ऊपर दिखाया गया है। इसका दो नियंत्रण संकेत है जिसके उपयोग से हम उपलब्ध चार इनपुट लाइनों में से एक का चयन कर सकते हैं। नीचे दी गई सत्य तालिका आवश्यक इनपुट पिन का चयन करने के लिए नियंत्रण पिन (S0 और S1) की स्थिति दर्शाती है।

अब, जब हम मल्टीप्लेक्सर्स के मूल को समझ गए हैं तो आइए 2-इनपुट मल्टीप्लेक्सर्स और 4-इनपुट मल्टीप्लेक्सर्स पर एक नज़र डालते हैं जो कि आमतौर पर एप्लिकेशन सर्किट में उपयोग किए जाते हैं।

2-इनपुट मल्टीप्लेक्सर्स:

जैसा कि नाम से पता चलता है कि 2-इनपुट मल्टीप्लेक्सर्स के लिए हमारे पास 2 इनपुट लाइनें और एक आउटपुट लाइनें होंगी । इसके अलावा, इसमें उपलब्ध दो इनपुट पिनों के बीच चयन करने के लिए केवल एक नियंत्रण पिन होगा। 2: 1 मल्टीप्लेक्स का चित्रमय प्रतिनिधित्व नीचे दिखाया गया है।

यहां इनपुट पिन को D0 और D1 के रूप में और आउटपुट पिन को बाहर नाम दिया गया है। उपयोगकर्ता कंट्रोल पिन S0 का उपयोग करके किसी एक इनपुट का चयन कर सकता है जो D0 या D1 है। यदि S0 को कम रखा गया है (तर्क 0) तो इनपुट D0 आउटपुट पिन पर परिलक्षित होगा और यदि इनपुट S0 को उच्च (तर्क 1) रखा गया है तो इनपुट D1 आउटपुट पिन पर परिलक्षित होगा। उसी का प्रतिनिधित्व करने वाला सत्य तालिका नीचे दिखाया गया है

जैसा कि आप ऊपर दी गई तालिका से देख सकते हैं, जब नियंत्रण संकेत S0 है 0 आउटपुट D0 के संकेत मानों को दर्शाता है (नीले रंग में हाइलाइट किया गया है) और इसी तरह जब नियंत्रण संकेत S0 1 है आउटपुट डी 1 के संकेत मूल्यों को दर्शाता है (लाल रंग में हाइलाइट किया गया)) है। कुछ समर्पित आईसी पैकेज हैं जो मल्टीप्लेक्सर्स के रूप में सीधे पैकेज से बाहर काम करेंगे, लेकिन चूंकि हम कॉम्बिनेशन लॉजिक डिजाइनों को समझने की कोशिश कर रहे हैं, इसलिए हम लॉजिक गेट्स का उपयोग करके उपरोक्त 2-इनपुट मल्टीप्लेक्स का निर्माण करें। उसी के लिए तर्क सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है

तर्क आरेख केवल NAND फाटकों का उपयोग करता है और इसलिए इसे आसानी से एक पूर्ण बोर्ड या एक ब्रेडबोर्ड पर भी बनाया जा सकता है। तर्क आरेख के लिए बूलियन अभिव्यक्ति द्वारा दिया जा सकता है

आउट = एस ₀ '.D ₀ '.D ₁ + S ₀ '.D ₀.D ₁ + S ₀.D ₀.D ₁ ' + S ₀.D ₀.D ₁

हम सामान्य शब्दों को रद्द करके इस बूलियन अभिव्यक्ति को आगे बढ़ा सकते हैं, ताकि तर्क आरेख सरल और आसान हो जाए। सरलीकृत बूलियन अभिव्यक्ति नीचे दी गई है।

आउट = एस ₀ '। डी ₀ + एस ₀ डी। ₁

उच्च आदेश मल्टीप्लेक्सर्स (4: 1 मल्टीप्लेक्सर):

एक बार जब आप 2: 1 मल्टीप्लेक्सर के काम को समझ लेते हैं, तो 4: 1 मल्टीप्लेक्सर को समझना भी आसान होना चाहिए। यह सिर्फ इतना है कि इसमें दो नियंत्रण रेखाओं के साथ 4 इनपुट पिन और 1 आउटपुट पिन होंगे । इन दो नियंत्रण रेखाओं में 4 अलग-अलग संयोजन तर्क संकेत बन सकते हैं और प्रत्येक संकेत के लिए एक विशेष इनपुट का चयन किया जाएगा।

किसी भी मल्टीप्लेक्स के लिए नियंत्रण रेखाओं की संख्या नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग करके पाई जा सकती है

2 ^{नियंत्रण रेखाओं की} संख्या = इनपुट लाइनों की संख्या

इसलिए, उदाहरण के लिए 2: 1 मल्टीप्लेक्स में 1 नियंत्रण रेखा होगी क्योंकि 2 ¹ = 2 और 4: 1 मल्टीप्लेक्स में 2 नियंत्रण रेखाएँ होंगी क्योंकि 2 ² = 4. इसी प्रकार आप किसी भी उच्च क्रम के मल्टीप्लेक्सर्स की गणना कर सकते हैं।

निम्न क्रम के मल्टीप्लेक्सर्स जैसे 2: 1 और 4: 1 MUX को उच्च क्रम MUX जैसे 8: 1 मल्टीप्लेक्सर से जोड़ना भी आम है। अब, उदाहरण के लिए, हम 2: 1 मल्टीप्लेक्स का उपयोग करके 4: 1 मल्टीप्लेक्स को लागू करने का प्रयास करते हैं। 2: 1 MUX का उपयोग करके 4: 1 MUX का निर्माण करने के लिए, हमें तीन 2: 1 MUX को एक साथ जोड़ना होगा।

अंतिम परिणाम हमें 4 इनपुट पिन, 2 नियंत्रण / चयन पिन और एक आउटपुट पिन देना चाहिए। प्राप्त करने के लिए पहले दो MUX समानांतर में जुड़े हुए हैं और फिर उन दोनों के आउटपुट को नीचे दिखाए गए 3 ^rd MUX के इनपुट के रूप में फीड किया जाता है।

पहले दो MUX की नियंत्रण / चयन लाइन एक लाइन (S ₀) बनाने के लिए एक साथ जुड़ी हुई है और फिर 3 ^rd MUX की नियंत्रण रेखा का उपयोग दूसरे नियंत्रण / चयन संकेत के रूप में किया जाता है। इस प्रकार अंत में हमें चार इनपुट्स (W0, W1, W2 और W3) और केवल एक आउटपुट (f) मिलता है। एक 4 के लिए सच्चाई तालिका: 1 बहुसंकेतक नीचे दिखाया गया है।

जैसा कि आप ऊपर दी गई तालिका में देख सकते हैं, नियंत्रण संकेत पिंस (S0 और S1) को प्रदान किए गए मूल्य के प्रत्येक सेट के लिए हमें अपने आउटपुट पिन पर इनपुट पिंस से एक अलग आउटपुट मिलता है। इस तरह से हम एमयूएक्स का उपयोग करने के लिए उपलब्ध चार इनपुट पिनों में से एक का चयन कर सकते हैं। आम तौर पर इन नियंत्रण पिंस (S0 और S1) को डिजिटल सर्किट का उपयोग करके स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जाएगा। कुछ निश्चित आईसी हैं जो MUX के रूप में कार्य कर सकते हैं और हमारे लिए काम को आसान बना सकते हैं, इसलिए आइए हम उन पर एक नज़र डालें।

आईसी 4052 का उपयोग करके मल्टीप्लेक्स का व्यावहारिक कार्यान्वयन:

व्यावहारिक रूप से चीजों का निर्माण और सत्यापन करना हमेशा दिलचस्प होता है, जैसे कि हम जो सिद्धांत सीखते हैं वह अधिक समझ में आता है। तो आइए हम 4: 1 मल्टीप्लेक्स का निर्माण करें और जांचें कि यह कैसे काम करता है। यहाँ हम जो IC का उपयोग कर रहे हैं वह MC14052B है जिसके अंदर दो 4: 1 मल्टीप्लेक्स हैं। आईसी के पिनआउट को नीचे दिखाया गया है

यहाँ पिन X0, X1, X2 और X3 चार इनपुट पिन हैं और पिन X इसकी संबंधित आउटपुट पिन है। नियंत्रण पिन ए और बी का उपयोग आउटपुट पिन के लिए आवश्यक इनपुट का चयन करने के लिए किया जाता है। Vdd पिन (पिन 16) को आपूर्ति वोल्टेज से जोड़ना है जो + 5 V है और Vss और Vee पिन को ग्राउंड किया जाना चाहिए। Vee पिन सक्षम करने के लिए है जो एक सक्रिय लो पिन है इसलिए हमें इस IC को सक्षम करने के लिए इसे ग्राउंड करना होगा। MC14052 एक एनालॉग मल्टीप्लेक्स है जिसका अर्थ है कि इनपुट पिंस को चर वोल्टेज के साथ भी आपूर्ति की जा सकती है और आउटपुट पिनों के समान ही प्राप्त किया जा सकता है। नीचे दी गई जीआईएफ छवि दिखाती है कि आईसी कैसे प्रदान किए गए नियंत्रण संकेतों में चर इनपुट वोल्टेज को आउटपुट करता है। इनपुट पिन में वोल्टेज 1.5V, 2.7V, 3.3V और 4.8V है जो कि दिए गए नियंत्रण संकेत के आधार पर आउटपुट पिन पर भी प्राप्त होता है।

हम इस सर्किट को ब्रेडबोर्ड पर भी इकट्ठा कर सकते हैं और जांच सकते हैं कि क्या वे काम कर रहे हैं। ऐसा करने के लिए कि मैंने दो पुश बटन का उपयोग किया है नियंत्रण पिन ए और बी के लिए इनपुट हैं और 12, 14, 15 और 11. के लिए चर वोल्टेज प्रदान करने के लिए संभावित विभक्त संयोजनों की एक श्रृंखला का उपयोग किया है। आउटपुट पिन 13 एक से जुड़ा है एलईडी। एलईडी को आपूर्ति की जाने वाली चर वोल्टेज नियंत्रण संकेतों के आधार पर चमक को अलग करने के लिए बना देगा। एक बार बनाने वाला सर्किट नीचे कुछ इस तरह दिखेगा

सर्किट का पूरा कामकाजी वीडियो भी इस पृष्ठ के निचले भाग में पाया जा सकता है। आशा है कि आप मल्टीप्लेक्सर्स के कामकाज को समझ गए हैं और जानते हैं कि उन्हें अपनी परियोजनाओं में कहां उपयोग करना है। यदि आपके पास कोई विचार या संदेह है, तो उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें और मैं उनकी प्रतिक्रिया देने की पूरी कोशिश करूंगा। आप अपनी तकनीकी शंकाओं का समाधान करने और इस समुदाय के अन्य सदस्यों के बीच अपने ज्ञान को साझा करने के लिए मंचों का उपयोग कर सकते हैं।