دی مالتی پلکسر که به آن توزیع کننده داده (Data Distributor) نیز می‌گویند، یک مدار ترکیبی که دارای تنها یک ورودی و چندین خروجی است، با توجه به خطوط انتخاب‌اش (سیگنال کنترل) مشخص می‌شود که تنها ورودی‌اش به کدام یک از خروجی‌هایش منتقل شود. در واقع توسط این مدار عمل Demultiplexing انجام می‌شود، Demultiplexing به فرآیند دریافت اطلاعات از یک ورودی و انتقال آن از یک یا چندین خروجی گفته می‌شود.
دی مالتی پلکسر چیست؟
شکل زیر ایده یک دی مالتی پلکسر را نشان می‌دهد. انتخاب یکی از خروجی‌ها برای انتقال اطلاعات (ورودی) بر عهده پایههای انتخاب یا سیگنال کنترل است که در لحظه معین، مشخص میکند که تنها ورودی به کدام خروجی منتقل شود.
نکته: به دی مالتی پلکسر، Demux نیز می‌گویند.
نکته: Demux دارای n پایه انتخاب و 2n پایه خروجی است.
عملکرد یک دی مالتی پلکسر(Demux) عکس مالتی پلکسر(Mux) است، مالتی پلکسر چندین ورودی دارد و یک خروجی، که توسط پایههای انتخاب یا سیگنال کنترل (Control Signal) تعیین می کند که کدام ورودی به تنها خروجی منتقل شود.
برای آشنایی هر چه بهتر به مقاله مالتی پلکسر مراجعه کنید.
در شکل زیر می‌توانید دیاگرام یک دی مالتی پلکسر (Demux) را مشاهده کنید:
دی مالتی پلکسر ۱ به ۲ (Demux 1-to-2)
این Demux شامل دو خروجی و یک پایه‌ی انتخاب است. اگر به تصویر زیر دقت کنید، می‌بینید که پایه‌ای با نام E وجود دارد که وظیفه فعال و غیرفعال کردن دی مالتی پلکسر را بر عهده دارد به زبان ساده‌تر متناسب با اینکه پایه (E)، Active High یا Active Low است با ۰ یا ۱ بودن این پایه، دی مالتی پلکسر غیرفعال یا فعال می‌شود و به کار عادی خودش ادامه می‌دهد.
نکته: اگر پایه E، از نوع Active High باشد با یک بودن این پایه، مدار به کار عادی خود ادامه می‌دهد و با صفر غیرفعال می‌شود، در صورتی که Active Low باشد با صفر بودن پایه E مدار کار عادی خود را پیش می‌گیرد.
برای آشنایی بهتر با مفهوم Active High و Active Low به صفحه مدار منطقی مراجعه کنید.
سخت افزار داخلی دی مالتی پلکسر ۱ به ۲ را می‌توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:
برای درک عملکرد این مدار به جدول صحت دی مالتی پلکسر ۱ به ۲ زیر دقت کنید.
| Y1 | Y0 | S | E (Active High) |
|---|---|---|---|
| 0 | D | 0 | 1 |
| D | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | X | 0 |
دی مالتی پلکسر ۱ به ۴ (Demux 1-to-4)
در این demux ما ۱ ورودی، ۴ خروجی و ۲ پایه‌ی انتخاب داریم، به این دی مالتی پلکسر به دلیل داشتن ۲ پایه‌ی انتخاب و ۴ خروجی دی مالتی پلکسر ۳ به ۴ نیز می‌گویند. در شکل زیر می‌توانید دیاگرام دی مالتی پلکسر ۱ به ۴ را مشاهده کنید.
به سخت افزار داخلی دی مالتی پلکسر ۱ به ۴ زیر دقت کنید:
برای درک عملکرد Demux بالا به جدول صحت دی مالتی پلکسر زیر توجه کنید.
| خروجی | پایههای انتخاب | - | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Y3 | Y2 | Y1 | Y0 | S0 | S1 | E (Active High) |
| 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | D | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | D | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| D | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | X | X | 0 |
Din یا D ورودی ما است که می‌تواند ۰ یا ۱ باشد.
دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ (Demux 1-to-8)
در شکل زیر می‌توانید دیاگرام دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ را مشاهده کنید.(ما در شکل زیر پایه Enable را به دلخواه قرار ندادیم).
به دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ به دلیل داشتن سه پایه‌ی انتخاب و هشت پایه‌ی خروجی به آن دی مالتی پلکسر ۳ به ۸ نیز می‌گویند.
به جدول صحت دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ زیر دقت کنید:
| Y7 | Y6 | Y5 | Y4 | Y3 | Y2 | Y1 | Y0 | S0 | S1 | S2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | D | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | D | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| D | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
سخت افزار داخلی دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ در تصویر زیر نشان داده شده است.
طراحی دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ با استفاده از مالتی پلکسر ۱ به ۴
امکان آبشاری، در ساخت دی مالتی پلکسر های کوچک برای ساخت دی مالتی پلکسرهای بزرگ وجود دارد، ما با استفاده از دو دی مالتی پلکسر ۱ به ۴ می‌توانیم یک دی مالتی پلکسر ۱ به ۸ بسازیم.
به دلیل اینکه در هر لحظه، ورودی در خروجی یکی از دی مالتی پلکسرها قرار بگیرد ما متغیر A را برای فعال یا غیرفعال کردن هر دو دی مالتی پلکسر قرار دادیم، که در هر لحظه یکی از Demux ها به کار عادی خودش ادامه دهد.
ساخت یک تمام تفریق کننده (Full Subtractor) با استفاده از دی مالتی پلکسر ۱ به ۸
مانند مالتی پلکسرها، دی مالتی پلکسرها نیز برای پیاده سازی توابع بولی و طراحی مدارات ترکیبی استفاده می‌شود. ما می‌توانیم با یک دی مالتی پلکسر هر جدول صحتی را با استفاده از گیت های مناسب و متصل کردن خطوط درست طراحی کنیم.
جدول زیر جدول صحت یک تمام تفریق کننده (FS) است:
| Outputs | Inputs | |||
|---|---|---|---|---|
| Bout(Borrow) | D(Difference) | Bin(Borrow) | b | a |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
در جدول بالا عبارت بولی D(Difference) به شکل زیر است:
\[~\mathrm{D\ =}~\overline{\mathrm{A}}~\overline{\mathrm{B}}~\mathrm{B}\mathrm{in}~\mathrm{+}~\overline{\mathrm{A}}~\mathrm{B}~\overline{\mathrm{B}}in~\mathrm{+\ A}~\overline{\mathrm{B}}~\overline{\mathrm{B}}\mathrm{in}~\mathrm{+\ A\ B\ B}\mathrm{in}\]
که این عبارت بولی مینترم های زیر را می‌دهد:
\[D\ =\ ∑m\ (1,\ 2,\ 4,\ 7)\]
عبارت بولی Bout(Borrow) نیز به شکل زیر است:
\[~\mathrm{B}\mathrm{out}~\mathrm{=}~\overline{\mathrm{A}}~\overline{\mathrm{B}}~\mathrm{B}\mathrm{in}~\mathrm{+}~\overline{\mathrm{A}}~\overline{\mathrm{B}}~\mathrm{B}\mathrm{in}~\mathrm{+}~\overline{\mathrm{A}}~\mathrm{B\ B}\mathrm{in}~\mathrm{+\ A\ B\ B}\mathrm{in}~\]
مینترم های عبارت بولی بالا:
\[D\ =\ ∑m\ (1,\ 2,\ 3,\ 7)\]
حال با در دست داشتن مینترم ها می‌توانیم دی مالتی پلکسر خود را بگونه‌ای که خروجی های تمام تفریق کننده (FS) تولید شود، طراحی کنیم.
پیشنهاد می‌کنیم برای تمرین، یک تمام جمع کننده را توسط دی مالتی پلکسر بسازید. همچنین اگر علاقه‌ای به بررسی تمام جمع کننده دارید به صفحه جمع کننده باینری مراجعه کنید.
ساخت یک دیکدر (Decoder) با استفاده از دی مالتی پلکسر(Demultiplexer)
در ابتدا بهتر است کمی در مورد دیکدر صحبت کنیم، دیکدر مداری است با n ورودی و 2n خروجی که بسته به ترکیب سیگنال ورودی آن، در یک لحظه با فرض فعال بودن پایه Enable دیکدر، تنها یکی از پایههای خروجی فعال خواهد بود. به زبان ساده متناسب با ورودی پایه متناظر در خروجی فعال می‌شود. اگر می‌خواهید با دیکدر بیشتر آشنا شوید به مقاله دیکدر مراجعه کنید.
به جدول صحت دیکدر ۲ به ۴ زیر دقت کنید:
| Outputs | Inputs | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Y3 | Y2 | Y1 | Y0 | I0 | I1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
تفاوت دیکدر و دی مالتی پلکسر در این است که در دی مالتی پلکسر پایه انتخاب یا سیگنال کنترل مشخص میکند که کدام خروجی انتخاب شود، و در دیکدر خروجی از طریق ورودی‌ها انتخاب می‌شود. به شکل زیر دقت کنید:
همان طور که در تصویر می‌بینید در ورودی ۱ قرار دادیم که دی مالتی پلکسر عملکرد یک دیکدر را داشته باشد، و در هر لحظه از زمان فقط یکی از خروجی‌ها یک باشد (فعال باشد).
کاربرد های دی مالتی پلکسر(Demultiplexer)
دی مالتی پلکسر برای اتصال یک منبع واحد به چندین مقصد استفاده می‌شود، در اینجا ما برخی از کاربرد‌های Demux را بررسی می‌کنیم.
- دی مالتی پلکسر در سیستم های ارتباطی
سیستم‌های ارتباطی وظیفه انتقال و دریافت سیگنال‌ها را بر عهده دارند. دی مالتی پلکسر سیگنال‌های خروجی مالتی پلکسر که از سمت گیرنده ارسال شده را دریافت میکند و آنها را به شکل اصلی داده در سمت گیرنده تبدیل میکند، در واقع فرآیند انتقال و دریافت داده‌ها توسط مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسر انجام می‌شود.
- دی مالتی پلکسر در ALU (واحد محاسبه و منطق)
در یک مدار ALU، خروجی ALU را میتوان در چندین رجسیتر (Register) یا واحد ذخیره سازی با کمک دی مالتی پلکسر ذخیره کرد.
مزیت های استفاده از دی مالتی پلکسر (Demultiplexer)
- بهبود کارایی سیستم‌های ارتباطی با ترکیب دی مالتی پلکسر و مالتی پلکسر
- جدا سازی جریان اصلی از سیگنال‌های ارسال شده
- میتوان از Demux به عنوان دیکدر استفاده کرد.
- برای انتقال سیگنال‌های صوتی و تصویری از دی مالتی پلکسر و مالتی پلکسر استفاده می‌کنند.
جمع بندی
در این مقاله ما سعی کردیم که شما را با دی مالتی پلکسر (Demultiplexer) آشنا کنیم، به صورت مختصر دی مالتی پلکسر مدار ترکیبی است که تنها یک ورودی دارد و چندین خروجی، و توسط پایههای انتخاب مشخص میکند که ورودی به کدام خروجی منتقل شود.
دی مالتی پلکسر چیست؟
دی مالتی پلکسر (Demultiplexer) یا توزیع کننده داده (Data Distributor)، مداری ترکیبی است که تنها ورودی اش را با تعیین یکی از خروجی ها توسط پایههای انتخاب، به خروجی مشخص شده منتقل میکند. دی مالتی پلکسر عکس مالتی پلکسر (Multiplexer) است.
دی مالتی پلکسر چیست؟
از کاربرد های آن میتوان به استفاده آن در ALU اشاره کرد. در مدار ALU ، خروجی ALU را در چندین رجسیتر (Register) یا واحد ذخیره سازی با کمک دی مالتی پلکسر می توان ذخیره کرد.
