Multiplekser - co warto wiedzieć?

Multiplekser (MUX, od ang. multiplexor) to tzw. elektroniczny układ komutacyjny (przełączający), który posiada wiele wejść i jedno wyjście. Układ posiada specjalne wejścia sterujące (wejścia adresowane), dzięki którym wybiera się wejście, z którego sygnał ma trafiać na wyjście układu.

Jak działa multiplekser?

Najprostszym przykładem multipleksera jest układ z jednym wejściem sterującym (widoczny poniżej). W takiej sytuacji podanie staniu niskiego (logiczne 0) na wejście sterujące (sel) sprawi, że na wyjściu układu pojawi się sygnał z pierwszego wejścia (I₀). Jeśli na wejście sterujące podany zostanie logiczny stan wysoki (logiczne 1) to na wyjście przekazany zostanie sygnał z drugiego wejścia (I₁).

Przykład działania multipleksera z jednym wejściem sterującym (autor: CaesarIII, CC BY-SA 3.0)

Jak działają wejścia sterujące w multiplekserze?

W przypadku większej liczby wejść, potrzeba jest automatycznie większa liczba wejść sterujących. Przykładowo tzw. 4-bitowy multiplekser posiada 4 wejścia i 2 wejścia sterujące, a 8-bitowy multiplekser to 8 wejść i 3 wejścia sterujące itp. Numer wejścia, które ma zostać przekazany na wyjście jest ustalany jako wartość binarna podana na wejścia sterujące, np.:

• 000 - wybór wejścia nr 0
• 001 - wybór wejścia nr 1
• 100 - wybór wejścia nr 4
• 111 - wybór wejścia nr 7

Zastosowanie multiplekserów

Multipleksery są szczególnie przydatne, gdy np. chcemy skorzystać ze znacznie większej liczby wejść, niż jest dostępna w wybranym mikrokontrolerze. Układy takie są często wbudowane bezpośrednio w strukturę większości mikrokontrolerów, aby uzyskać pożądaną liczbę wejść/wyjść.

Rozwiązania takiego spotyka się np. w aplikacjach, które wymagają dużej liczby diod świecących (np. w reklamach świetlnych). Multipleksery wykorzystuje się również np. w robotach z kategorii Line Follower, dzięki czemu mogą one obsługiwać wiele czujników linii (więcej, niż pozwala na to liczba pinów ADC w mikrokontrolerze).

Wady multiplekserów

Do głównych wad zewnętrznych multiplekserów należy zaliczyć zwiększenie trudności programu, w którym korzysta się z takich układów (konieczne jest odpowiednie sterowanie wejściami sterującymi). Oprócz tego, multipleksery (jak praktycznie wszystkie układy) wprowadzają pewne opóźnienia czasowe sygnału - nie jest to jednak kluczowe w większości hobbystycznych projektów. Z tego powodu ogólne korzyści, które płyną z wykorzystania multiplekserów znacznie przewyższają drobne wady.