منطق ترکیبی به زبان ساده – بخش سوم: دی‌ مالتی‌ پلکسر

«دی‌مالتی‌پلکسر» (demultiplexer) نوعی مدار منطقی ترکیبی است که به منظور سوئیچ کردن یک خط ورودی مشترک به یکی از چندین خروجی متفاوت با یک سیگنال کنترلی به کار می‌رود.

به دی‌مالتی‌پلکسر «توزیع‌کننده‌ی داده» (data distributor) و یا به اختصار «Demux» نیز گفته می‌شود.

به ورودی دی‌مالتی‌پلکسر تنها یک خط داده اعمال می‌شود و در هر لحظه از زمان این ورودی را به یکی از خطوط خروجی اعمال می‌کند. همانگونه که در شکل زیر نشان داده شده، عملکرد دی‌مالتی‌پلکسر به‌گونه‌ای است که داده‌ی سریال قرار گرفته در ورودی را به یک داده‌ی موازی در خطوط خروجی تبدیل می‌کند.

دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۴

عبارت بولی که برای توصیف دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۴ بالا به کار می‌رود به صورت زیر است؛ که A تا D خروجی‌ها و a و b خطوط انتخاب داده هستند:

همانگونه که اشاره شد، در مثال بالا عملکرد دی‌مالتی‌پلکسر به شکلی است که یک خط داده‌ی ورودی مشترک را به یکی از چهار خط داده‌ی خروجی A تا D سوئیچ می‌کند. همانند مالتی‌پلکسر هرکدام از سوئیچ‌های Solid State به وسیله‌ی آدرس ورودی باینری که بر روی پایه‌های انتخاب خروجی a و b قرار می‌گیرد، انتخاب می‌شود. با دقت در شکل زیر این موضوع را بهتر متوجه می‌شوید.

انتخاب خط خروجی در دی‌مالتی‌پلکسر

درست همانند مالتی‌پلکسرها، با افزایش تعداد ورودی‌های آدرس می‌توان خطوط داده‌‌ی خروجی بیشتری را سوئیچ کرد.

برخی از IC های دی‌مالتی‌پلکسر استاندارد یک پایه‌ی فعال‌ساز خروجی (output enable) نیز دارند که در صورت غیرفعال بودن این پایه، مقدار ورودی به خروجی منتقل نمی‌شود. همچنین خروجی دسته‌ای از این IC ها به صورت داخلی لَچ (latch) شده است تا حتی بعد از تغییر ورودی‌های آدرس، سطح منطقی خروجی ثابت بماند.

هرچند که در مدارهای دیکودر استاندارد، آدرس ورودی مشخص می‌کند که کدام داده‌ی خروجی همان مقدار داده‌ی ورودی را خواهد داشت، در حالی که سایر داده‌های خروجی مقداری برابر ۰ منطقی دارند.

اگر بخواهیم عبارت بولی بالا را با استفاده از گیت‌های منطقی پیاده‌سازی کنیم، به چهار گیت AND و دو گیت NOT احتیاج خواهیم داشت. شکل زیر این موضوع را بهتر نشان می‌دهد.

ساخت دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۴ با گیت‌های منطقی

در دیاگرام‌های منطقی نمادی که برای نمایش دی‌مالتی‌پلکسر به کار می‌رود به صورت زیر است:

نماد دی‌مالتی‌پلکسر

همانگونه که در مثال قبلی مالتی‌پلکسر مشاهده کردیم، با دی‌مالتی‌پلکسر نیز می‌توان بهره‌ی یک آپ‌امپ را به طور دیجیتالی کنترل کرد. این موضوع در شکل پایین نشان داده شده‌ است.

تقویت‌کننده با بهره‌ی تنظیم شونده‌‌‌ی دیجیتالی

مدار الکتریکی بالا نحوه‌ی استفاده از دی‌مالتی‌پلکسر برای تغییر بهره‌ی یک آپ‌امپ را نشان می‌دهد. همانگونه که مشخص شده، بهره‌ی ولتاژ آپ‌امپ معکوس‌کننده به نسبت مقاومت ورودی (R_in) و مقاومت فیدبک آن (R_ƒ) بستگی دارد.

برای تغییر مقدار R_in، ‌سوئیچ‌های آنالوگ دی‌مالتی‌پلکسر، مقاومت‌های ورودی متفاوتی را انتخاب می‌کنند. لازم به ذکر است که این سوئیچ‌ها به صورت دیجیتالی کنترل می‌شوند. ترکیب این مقاومت‌ها بهره‌ی کلی تقویت‌کننده (Av) را مشخص می‌کند. لذا به طور کلی بهره‌ی ولتاژ آپ‌امپ معکوس‌کننده را می‌توان به صورت دیجیتالی و با انتخاب ترکیب مناسبی از مقاومت‌های ورودی انتخاب کرد.

دو نمونه از رایج‌ترین IC های دی‌مالتی‌پلکسر TTL استاندارد عبارتند از ۷۴LS138 که یک دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۸ است و ۷۴LS139 که از دو دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۴ تشکیل شده است. CD4514 نیز یک دی‌مالتی‌پلکسر ۱ به ۱۶ CMOS است.

دسته‌ی دیگری از IC های دی‌مالتی‌پلکسر ۲۴ پایه دارند که ۷۴LS154  نمونه‌ای از آنهاست. این آی‌سی یک دی‌مالتی‌پلکسر یا انکودر ۴ بیتی به ۱۶ خطی است که خروجی‌های آن با استفاده از یک کد باینری ۴ بیتی که در ورودی قرار می‌گیرد انتخاب می‌شود. همانند مالتی‌پلکسرها، دی‌مالتی‌پلکسرها را نیز می‌توان به صورت آبشاری (cascade) به یکدیگر متصل کرده و دی‌مالتی‌پلکسرهای بزرگتر ساخت.

مالتی‌پلکسرها یک خط داده‌ی ورودی داشته و چند خط داده‌ی خروجی دارند، دی‌مالتی‌پلکسرها نیز چند خط ورودی داشته و یک خط خروجی دارند. اما قطعاتی نیز هستند که داده را از چند خط ورودی گرفته و به چند خط داده در خروجی تبدیل می‌کنند.