Multiplexer e Demultiplexer

Multiplexer

Con il termine multiplexer ci si riferirsce ad una tipologia di circuiti integrati, o ad una particolare apparecchiatura completa. In questo caso caso un multiplexer (o selettore) è un dispositivo capace di selezionare un singolo segnale elettrico fra diversi segnali in ingresso in base al valore degli ingressi di selezione. Esistono multiplexer sia per segnali digitali, sia per segnali analogici (analog-multiplexer).

Per esempio, un multiplexer a 2 ingressi è una semplice porta logica la cui uscita Y assume il valore di uno dei due ingressi A o B in base al valore del terzo ingresso di selezione S. L'equazione booleana è:

• Y = (A AND S) OR (B AND NOT S)

Che può essere espressa dalla seguente tabella di verità:

A B S | Y
------+--
0 0 0 | 0 (Y collegato a B)
0 0 1 | 0 (Y collegato a A)
0 1 0 | 1 (Y collegato a B)
0 1 1 | 0 (Y collegato a A)
1 0 0 | 0 (Y collegato a B)
1 0 1 | 1 (Y collegato a A)
1 1 0 | 1 (Y collegato a B)
1 1 1 | 1 (Y collegato a A)

oppure come mappa di Karnaugh:

Y        S
      | 0 1
   ---+-----
AB 00 | 0 0
   01 | 1 0
   11 | 1 1
   10 | 0 1

Sono d'uso comune multiplexer con molte porte. Ad esempio, un multiplexer a otto ingressi può smistare otto diversi segnali, tramite tre segnali logici di selezione. I segnali in ingresso sono numerati da X₀ a X₇, e gli ingressi di selezione sono numerati S₂, S₁ e S₀.

Se S₂ e S₀ sono a '1' e S₁ è a '0', per esempio, in uscita sarà presente X₅.

In genere i multiplexer possono essere implementati con le porte logiche elementari, quali AND, OR, NAND ecc. Di solito gli ingressi di selezione sono n, mentre le variabili in entrata sono 2ⁿ o meno.

Demultiplexer

Il dispositivo complementare del multiplexer è il demultiplexer. Ha un solo ingresso e più uscite. Il demultiplexer è un circuito logico la cui principale funzione è inversa a quella del multiplexer. È quindi una rete combinatoria con un ingresso, k selettori e m = 2^k uscite, ciascuna delle quali è attiva soltanto in corrispondenza di uno dei 2^k valori di ingresso.

I piedini in basso (che si vedono anche in figura) sono detti di indirizzamento (o di selezione). In base ai selettori, l'ingresso viene collegato a una delle uscite. Per esempio, un demultiplexer a otto uscite ha un segnale di ingresso (X), tre selettori (S₂, S₁ e S₀), e otto uscite (da A₀ a A₇).

Se, per esempio, S₂ e S₀ sono a '1' e S₁ è a '0', l'uscita A₅ sarà uguale ad X e tutte le altre uscite saranno messe a 0.

Il demultiplexer ha la funzione esattamente inversa al multiplexer: il multiplexer infatti riunisce più entrate in un'unica uscita mentre il demultiplexer smista un ingresso in più uscite.

Telecomunicazioni

Nelle telecomunicazioni un multiplexer è un dispositivo che permette di condividere la capacità disponibile di un unico collegamento fra più canali trasmissivi. Suddivide tra diversi circuiti la banda disponibile di un generico mezzo trasmissivo (fibra ottica, doppino in rame, ecc.). La sua azione infatti è svolta sul segnale e non dipende dal particolare mezzo che esso attraversa.

In ricezione, il dispositivo complementare si chiama demultiplexer e consente di separare i diversi canali trasmissivi originali.