Multiplexer และ Demultiplexer
ครับวันนี้เป็นเรื่องของอิเล็กทรอนิกส์ หลายคนคงคุ้นเคยกับ Multiplexer และ Demultiplexer แล้ว ถือเป็นวงจรพื้นฐานทางดิจิตอลเช่นเดียวกันครับ เจ้า Multiplexer นี้พูดให้เข้าใจง่ายๆคือวงจรที่รับสัญญาณอินพุทางดิจิตอล(0 และ 1) จำนวนมาก แต่ให้เพียงเอาท์พุทเดียว ส่วนเจ้า Demultiplexer นี้ทำงานย้อนกลับกับ Multiplexer ครับ หรือรับอินพุทเดียว และให้เอาท์พุทจำนวนมาก โดยทั่วไปแล้วจะใช้อุปกรณ์ทั้งสองชนิดนี้ด้วยกัน เนื่องจากระบบสื่อสารเป็นแบบสองทิศทางครับ
Multiplexer
หมายถึงจำนวนมากต่อหนึ่ง เป็นวงจรที่ใช้เพื่อเลือกเส้นทางสัญญาณอินพุทจำนวนมากให้ออกทางเอาท์พุท หรือเป็นตัวเลือกสัญญาณ จะว่ากันไปก็ถือว่าเป็นสวิทช์ก็ได้ครับ ตัวอย่างง่ายๆสำหรับวงจรที่ไม่เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของ multiplexer คือสวิทช์หลายตำแหน่งขั้วเดี่ยว หรือ single pole multiposition switch
สวิทช์ชนิดหลายตำแหน่งนี้นำมาใช้กันในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก ซึ่งต้องการใช้งานที่ความเร็วสูง จึงต้องนำ multiplexer ที่สวิทช์โดยอัตโนมัติ ส่วนสวิทช์ทางกล หรือที่เราต้องใช้มือปิดเปิดเองนั้นไม่สามารถทำงานได้เร็วเช่นนี้ได้ ดังนั้น multiplexer ที่สวิทช์ด้วยความเร็วสูงจึงสร้างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ครับ
Multiplexer รองรับข้อมูลสองชนิด คืออนาล๊อคและดิจิตอล สำหรับการใช้งานอนาล๊อค สร้าง multiplexer จากรีเลย์ และทรานซิสเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิทช์ ส่วนการใช้งานทางดิจิตอล สร้าง multiplexer จากเกทลอจิกมาตรฐาน(standard logic gates) เช่น AND, OR, และอื่นๆครับ
ใช้งาน multiplexer ทางดิจิตอล หรือที่เรียกว่า digital multiplexer ซึ่งเป็นวงจรที่มีอินพุทจำนวนมาก แต่มีเพียงเอาท์พุทเดียว โดยการป้อนสัญญาณควบคุม(control signals) เราสามารถส่งผ่านอินพุทไปยังเอาท์พุทได้ ตัวอย่าง multiplexer ได้แก่ 2-to-1, 4-to-1, 8-to-1, 16-to-1 multiplexer ครับ
4-to-1 Multiplexer
มี 4 อินพุทบิท(input bit), 2 คอนโทรลบิต(control bit), และ 1 เอาท์พุทบิต(output bit) บิตอินพุททั้ง 4 คือ D0, D1, D2, และ D3 และมีเพียงเอาท์พุทเดียวเท่านั้นที่ส่งผ่านไปยังเอาท์พุท Y ค่าเอาท์พุทขึ้นกับค่า AB หรือ control input ซึ่งเป็นตัวบอกว่าจะส่ง input data bit ใดไปยังเอาท์พุทครับ
ตัวอย่างเช่น จากรูปวงจรด้านล่าง เมื่อ AB = 00, เกทบนสุดจะทำงาน ขณะที่ AND เกทที่เหลืออยู่ไม่ทำงาน นั่นคือบิต D0 จะถูกส่งไปยังเอาท์พุท ทำให้ได้เอาท์พุท Y = D0 หรือตามนี้ครับ
A B Y
0 0 D0
0 1 D1
1 0 D2
1 1 D3
ตัวอย่างของ 4-to-1 multiplexer คือ IC 74153 ที่เอาท์พุทเหมือนอินพุท(ไม่กลับค่าลอจิก)
อีกตัวอย่างของ 4-to-1 multiplexer คือ 45352 ที่เอาท์พุทตรงข้ามอินพุท(กลับค่าลอจิก) หรือเป็น compliment ของอินพุท
ส่วนตัวอย่างของ 16-to-1 line multiplexer คือ IC 74150 ครับ
การใช้งาน Multiplexer
ใช้งานหลายด้านด้วยกันครับ เมื่อต้องการส่งข้อมูลจำนวนมากออกไป แต่ใช้งานเส้นทางเดียว ตัวอย่างการใช้งานได้แก่
1. ระบบสื่อสาร ระบบสื่อสารคือชุดของระบบที่ทำให้เกิดการสื่อสารคล้ายระบบการส่งสัญญาณ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบสื่อสารได้มาก โดยใช้ multiplexer เนื่องจากทำให้ส่งชนิดของข้อมูลที่หลากหลาย เช่น เสียง(audio), ภาพ(video) พร้อมกันโดยใช้สายส่ง(transmission line) เส้นเดียวครับ
2. เครือข่ายโทรศัพท์ สำหรับเครือข่ายโทรศัพท์ สามารถรวมสัญญาณเสียงจำนวนมากไว้บนสายส่งเพียงเส้นเดียวเพื่อทำการส่งสัญญาณออกไป โดยความช่วยเหลือของ multiplexer และในที่สุดก็แยกสัญญาณเสียงจำนวนมากออกจากกันได้ในที่สุด เมื่อไปถึงสายปลายทาง
3. หน่วยความจำคอมพิวเตอร์ ใช้ multiplexer เพื่อสร้างหน่วยความจำขนาดใหญ่ให้แก่คอมพิวเตอร์ ในขณะเดียวกันก็ลดจำนวนเส้นลายทองแดงที่ใช้เชื่อมก่อนหน่วยความจำนี้เข้ากับส่วนอื่นของวงจรคอมพิวเตอร์ครับ
4. ส่งข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ไปยังดาวเทียม สามารถใช้ multiplexer เพื่อส่งสัญญาณข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ของดาวเทียม หรือยานอวกาศไปยังระบบภาคพื้นโดยใช้ ดาวเทียม GPS(Global Positioning System) ครับ
แล้วค่อยพูดถึง Demultiplexer กันต่อครับ
บทความจาก
https://www.facebook.com/ittibhoom
อาจารย์กุ๊ก: พุธที่ 15 พฤษภาคม 2562
Multiplexer และ Demultiplexer วงจรพื้นฐานทางดิจิตอล (กระทู้ความรู้)
Multiplexer
หมายถึงจำนวนมากต่อหนึ่ง เป็นวงจรที่ใช้เพื่อเลือกเส้นทางสัญญาณอินพุทจำนวนมากให้ออกทางเอาท์พุท หรือเป็นตัวเลือกสัญญาณ จะว่ากันไปก็ถือว่าเป็นสวิทช์ก็ได้ครับ ตัวอย่างง่ายๆสำหรับวงจรที่ไม่เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของ multiplexer คือสวิทช์หลายตำแหน่งขั้วเดี่ยว หรือ single pole multiposition switch
สวิทช์ชนิดหลายตำแหน่งนี้นำมาใช้กันในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก ซึ่งต้องการใช้งานที่ความเร็วสูง จึงต้องนำ multiplexer ที่สวิทช์โดยอัตโนมัติ ส่วนสวิทช์ทางกล หรือที่เราต้องใช้มือปิดเปิดเองนั้นไม่สามารถทำงานได้เร็วเช่นนี้ได้ ดังนั้น multiplexer ที่สวิทช์ด้วยความเร็วสูงจึงสร้างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ครับ
Multiplexer รองรับข้อมูลสองชนิด คืออนาล๊อคและดิจิตอล สำหรับการใช้งานอนาล๊อค สร้าง multiplexer จากรีเลย์ และทรานซิสเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิทช์ ส่วนการใช้งานทางดิจิตอล สร้าง multiplexer จากเกทลอจิกมาตรฐาน(standard logic gates) เช่น AND, OR, และอื่นๆครับ
ใช้งาน multiplexer ทางดิจิตอล หรือที่เรียกว่า digital multiplexer ซึ่งเป็นวงจรที่มีอินพุทจำนวนมาก แต่มีเพียงเอาท์พุทเดียว โดยการป้อนสัญญาณควบคุม(control signals) เราสามารถส่งผ่านอินพุทไปยังเอาท์พุทได้ ตัวอย่าง multiplexer ได้แก่ 2-to-1, 4-to-1, 8-to-1, 16-to-1 multiplexer ครับ
4-to-1 Multiplexer
มี 4 อินพุทบิท(input bit), 2 คอนโทรลบิต(control bit), และ 1 เอาท์พุทบิต(output bit) บิตอินพุททั้ง 4 คือ D0, D1, D2, และ D3 และมีเพียงเอาท์พุทเดียวเท่านั้นที่ส่งผ่านไปยังเอาท์พุท Y ค่าเอาท์พุทขึ้นกับค่า AB หรือ control input ซึ่งเป็นตัวบอกว่าจะส่ง input data bit ใดไปยังเอาท์พุทครับ
ตัวอย่างเช่น จากรูปวงจรด้านล่าง เมื่อ AB = 00, เกทบนสุดจะทำงาน ขณะที่ AND เกทที่เหลืออยู่ไม่ทำงาน นั่นคือบิต D0 จะถูกส่งไปยังเอาท์พุท ทำให้ได้เอาท์พุท Y = D0 หรือตามนี้ครับ
A B Y
0 0 D0
0 1 D1
1 0 D2
1 1 D3
ตัวอย่างของ 4-to-1 multiplexer คือ IC 74153 ที่เอาท์พุทเหมือนอินพุท(ไม่กลับค่าลอจิก)
อีกตัวอย่างของ 4-to-1 multiplexer คือ 45352 ที่เอาท์พุทตรงข้ามอินพุท(กลับค่าลอจิก) หรือเป็น compliment ของอินพุท
ส่วนตัวอย่างของ 16-to-1 line multiplexer คือ IC 74150 ครับ
การใช้งาน Multiplexer
ใช้งานหลายด้านด้วยกันครับ เมื่อต้องการส่งข้อมูลจำนวนมากออกไป แต่ใช้งานเส้นทางเดียว ตัวอย่างการใช้งานได้แก่
1. ระบบสื่อสาร ระบบสื่อสารคือชุดของระบบที่ทำให้เกิดการสื่อสารคล้ายระบบการส่งสัญญาณ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบสื่อสารได้มาก โดยใช้ multiplexer เนื่องจากทำให้ส่งชนิดของข้อมูลที่หลากหลาย เช่น เสียง(audio), ภาพ(video) พร้อมกันโดยใช้สายส่ง(transmission line) เส้นเดียวครับ
2. เครือข่ายโทรศัพท์ สำหรับเครือข่ายโทรศัพท์ สามารถรวมสัญญาณเสียงจำนวนมากไว้บนสายส่งเพียงเส้นเดียวเพื่อทำการส่งสัญญาณออกไป โดยความช่วยเหลือของ multiplexer และในที่สุดก็แยกสัญญาณเสียงจำนวนมากออกจากกันได้ในที่สุด เมื่อไปถึงสายปลายทาง
3. หน่วยความจำคอมพิวเตอร์ ใช้ multiplexer เพื่อสร้างหน่วยความจำขนาดใหญ่ให้แก่คอมพิวเตอร์ ในขณะเดียวกันก็ลดจำนวนเส้นลายทองแดงที่ใช้เชื่อมก่อนหน่วยความจำนี้เข้ากับส่วนอื่นของวงจรคอมพิวเตอร์ครับ
4. ส่งข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ไปยังดาวเทียม สามารถใช้ multiplexer เพื่อส่งสัญญาณข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ของดาวเทียม หรือยานอวกาศไปยังระบบภาคพื้นโดยใช้ ดาวเทียม GPS(Global Positioning System) ครับ
แล้วค่อยพูดถึง Demultiplexer กันต่อครับ
บทความจาก
https://www.facebook.com/ittibhoom
อาจารย์กุ๊ก: พุธที่ 15 พฤษภาคม 2562