Обзор на мультиплексоры, систему регистрации данных и коммутации, генераторы форм, коммутационные модули, wifi логгеры, анализаторы протоколов

Области применения мультиплексоров

Мультиплексоры, поддерживающие передачу сигнала в формате аудио и видео используются на телевидении, на мониторах и в камерах наблюдения. Это является их основной сферой применения, но не стоит забывать и об их других возможностях. На основе этих устройств располагаются GSM модули и разные интернет модемы, передающие сигнал на высокоскоростном соединении, обеспечивая владельца качественной, устойчивой сетью.

Кроме того, эти приборы применяются в GPS приемниках, оптоволоконных широкополосных сетях. В сумме эти возможности дают мультиплексору огромную сферу применения, от федерального телевидения до обычного домашнего широкополосного интернета. Также работа мультиплексора применяется в частотных делителях, элементах триггеров, преобразованиях двоичного кода в последовательный. Следственно, до появления высокоскоростного подключения, мультиплексоры также не стояли без дела, а позволяли продолжать развитие технологий.

Система сбора данных Fluke 2638A/20 220

Техника с 20-ю каналами для сбора информации. Усовершенствован одной релейной платой 2638-RLY.

Параметры от производителя

Диапазоны:

• постоянного и переменного тока – 100 мВ … 300 В;
• сопротивления – 100 Ом … 100 Мом;
• частоты – 20 Гц … 1 МГц;
• резистивного датчика температуры –200 °С.

Дополнительные данные:

• от 22 до 66 аналоговых входов, 8 цифровых вводов/выводов, 6 выходов аварийных сигналов;
• электропитание с диапазоном частоты – 47 Гц … 440 Гц;
• потребляемая мощность 24 Вт;
• внутренняя память на 57 000 сканирований;
• виды защиты файлов – администратор, защищенные пароли пользователя, статус гостя;
• меню управления на девяти языках.

Стоимость по запросу. Оборудования привозят «под заказ», потому цена определяется непосредственно при обращении клиента.

Логическая схема мультиплексора[править]

Основная статья: Шифратор и дешифратор

Заметим, что дешифратор имеет входов и выходов, причём на все выходы дешифратора подаётся кроме выхода , на который подаётся , где — число, которое кодируется его входами.

Тогда давайте построим дешифратор -to- (это значит, что у дешифратора имеется входов и выходов), на вход ему подадим значения входов , , , , а выходы этого дешифратора обозначим как , , , , а потом с помощью гейта соединим выход дешифратора с входом мультиплексора, потом соединим все гейты с выходом с помощью гейта , у которого входов и один выход. Давайте разберёмся, почему эта схема правильная: очевидно, что если входы , , кодируют вход , то это значит, что только выход дешифратора будет иметь , тогда как на остальных выходах будет , значит, что значения на входах , , , , , , на ответ никак повлиять не могут. Теперь, если на входе было , то на выходе будет , если же на входе был , то на выходе будет .

Логическая схема мультиплексора -to-

Цифровые демультиплексоры

Демультиплексоры принимают один вход данных и несколько входов выбора, и у них есть несколько выходов. Они перенаправляют входные данные на один из выходов в зависимости от значений входов выбора. Демультиплексоры иногда удобны для разработки логики общего назначения, потому что если вход демультиплексора всегда верен, демультиплексор действует как двоичный декодерЭто означает, что любая функция битов выбора может быть построена путем логического ИЛИ правильного набора выходов.

Если X — вход, S — селектор, а A и B — выходы:

А=(Икс∧¬S){ Displaystyle А = (Икс клин neg S)}

B=(Икс∧S){ Displaystyle В = (Х клин S)}

Пример: однобитный демультиплексор с 1 на 4 линии

Список микросхем, обеспечивающих демультиплексирование

Fairchild 74F138

В 7400 серии имеет несколько микросхем, содержащих демультиплексоры:

№ IC (7400)	№ IC (4000)	Функция	Состояние выхода
74139		Двойной демультиплексор 1: 4.	Выход инвертирован входом
74156		Двойной демультиплексор 1: 4.	Выход открытый коллектор
74138		1: 8 демультиплексор.	Выход инвертирован входом
74238		1: 8 демультиплексор.
74154		1:16 демультиплексор.	Выход инвертирован входом
74159	CD4514 / 15	1:16 демультиплексор.	Выход — открытый коллектор, такой же, как вход

Принцип работы DWDM

Технология DWDM реализует частотное мультиплексирование световых волн

Рисунок 1 иллюстрирует процесс DWDM. На вход DWDM каждый кадр STM синхронной цифровой иерархии SDH назначается для модуляции отдельному лазеру. Каждый лазер излучает сигнал на своей отличной от других длине волны λ (лямбда) в определенном диапазоне. В результате мультиплексирования выходные сигналы лазеров объединяются в одном оптическом волокне.

Рис. 1 Процесс мультиплексирования DWDM

В системах DWDM может быть задействовано до 160 каналов на одном оптическом волокне, что обеспечивает скорости передачи данных для одного волокна до нескольких терабит в секунду. На рис. 2 показаны компоненты участка системы DWDM.

Рис. 2 Участок системы DWDM

На каждом конце участка находится терминальный мультиплексор системы DWDM. Этот мультиплексор обеспечивает распределение кадров синхронной цифровой иерархии SDH (или синхронной оптической сети SONET) по определенным длинам световых волн (λ), используемым для транспортировки. В тракт между терминальными мультиплексорами могут включаться оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). OADM поддерживает функции ввода/вывода на различных длинах волн. Вдоль участка на расстоянии порядка 150 км расположены оптические усилители. Хотя оптический усилитель восстанавливает мощность сигнала, он не полностью компенсирует (например, из-за распространения волн разной длины с разной скоростью). Поэтому для построения более протяженных участков DWDM между определенным количеством участков с оптическими усилителями (до семи) устанавливаются мультиплексоры DWDM, выполняющие регенерацию сигнала путем её преобразования в электрическую форму и обратно. Технология DWDM в отличие от использования оптических волокон в SDH и Gigabit Ethernet (где световые сигналы всегда преобразуются в электрические перед мультиплексированием и коммутированием) между оптическими усилителями эти операции выполняются также над световыми сигналами.

Рост сетевого трафика вызывает постоянное увеличение спроса на пропускную способность технологии уплотненного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). DWDM работают на оптических магистралях на терабитных скоростях. По прогнозам к 2020 году скорость передачи по одному волокну в опорных сетях наиболее развитых стран приблизится к 20 Тбит/с.

Сегодня системы такого класса востребованы ОАО «Ростелеком» и другими крупными операторами. Оборудование по данным разработчиков обладает запасом по дальности передачи до 5-6 тысяч км. Показана передача по каналу 100 Гбит/с на 400км без промежуточных усилителей.

В настоящей разработке для десятикратного повышения канальной скорости (с 10 до 100 Гбит/с) и общей емкости системы (с 0,8 до 8 Тбит/с) использовался формат DP-QPSK. В этом формате каждая из двух ортогональных поляризаций (DP) используется для передачи независимых потоков информации. В каждом из этих двух потоков информация передается с использованием 4-уровневой фазовой модуляции (QPSK). В результате скорость увеличивается в 4 раза (передается 4 бита на символ). В работе отмечается, что увеличение канальной емкости позволяет уменьшить число каналов, а это упрощает управление сетью.

Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексором называются комбинационные устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX (от англ. multiplexor), а также через MS (от англ. Multiplexor selector). Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Кроме информационных входов в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие). Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и число адресных входов m действуют соотношение n =2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m, то мультиплексор называют неполным. Рассмотрим функционирование двухвходового мультиплексора (2 → 1), который условно изображён в виде коммутатора, а состояние его входов Х1, Х2 и выхода Y приведено в таблице:

Исходя из таблицы, можно записать следующее уравнение: Y = X1 • A + X2 • A, Реализация такого устройства и его УГО приведены ниже:

Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов — от 1 до 4, при чём чем больше каналов имеет мультиплексор, тем меньше у него разрядов. Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4 — канального мультиплексора необходим 2 — разрядный управляющий (адресный) код, а для 16 — канального — 4 разрядный код. Разряды кода обозначаются 1, 2, 4, 8 или А0, А1, A2, А3. Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом 3С. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсивными. Выход 3С позволяет объединить выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. УГО мультиплексора, имеющего 8 информационных входов, 3 адресных входа, вход разрешения V, и два выхода (прямой инверсный) показано на рисунке:

При V = 1 мультиплексор блокируется. Вход разрешения V используется для расширения функциональных возможностей мультиплексора, например, позволяет увеличивать число коммутируемых информационных входов:

Два 8 — канальных мультиплексора объединены в 16 — ти канальный. Старший разряд А3 выбирает один из 2 — ух мультиплексоров. Расширение разрядности мультиплексоров в общем случае реализуется их каскадным включением:

Здесь » Мультиплексорное дерево» содержит четыре четырёхвходовых мультиплексора MUX1 — MUX4 c запараллеленными адресными входами А0, А1, которыми одновременно выбирается один из входов всех четырёх элементов, а мультиплексор MUX5 кодом на адресных входах А2, А3 выбирает один из выходов Y — Y3. Таким образом, четырёхразрядный код на входах А0 — А3соединяется с входом только один из 16 входов (16 =24) D0 — D15.Демультиплексором называют устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS:

При использовании КМОП — технологии можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Благодаря этому можно строить мультиплексоры — демультиплексоры, которые могут использоваться либо как мультиплексоры, либо как демультиплексоры. Мультиплексоры — демультиплексоры обозначаются через MX.

Экономия затрат

Основная функция мультиплексора: объединение нескольких входов в один поток данных. На приемной стороне демультиплексор разделяет единый поток данных на несколько исходных сигналов.

Одно из применений мультиплексоров — это экономия подключений по одному каналу путем подключения одного выхода мультиплексора к одному входу демультиплексора. Изображение справа демонстрирует это преимущество. В этом случае стоимость реализации отдельных каналов для каждого источника данных выше, чем стоимость и неудобство обеспечения функций мультиплексирования / демультиплексирования.

На приемном конце канал передачи данных дополнительный демультиплексор обычно требуется, чтобы разбить один поток данных обратно на исходные потоки. В некоторых случаях удаленная система может иметь более широкие функциональные возможности, чем простой демультиплексор; и хотя демультиплексирование все еще происходит технически, оно никогда не может быть реализовано дискретно. Это было бы типично, когда: мультиплексор обслуживает несколько IP пользователи сети; а затем подает прямо в маршрутизатор, который немедленно считывает содержимое всей ссылки в ее маршрутизация процессор; а затем выполняет демультиплексирование в памяти, откуда он будет преобразован непосредственно в разделы IP.

Часто мультиплексор и демультиплексор объединяются в единый блок оборудования, который обычно называют «мультиплексором». Оба элемента схемы необходимы на обоих концах линии передачи, потому что большинство систем связи передают в оба направления.

В аналоговая схема Конструкция мультиплексора представляет собой специальный тип аналогового переключателя, который соединяет один сигнал, выбранный из нескольких входов, с одним выходом.

Линейный (одноступенчатый) дешифратор

Данный дешифратор используется, если на его вход подаётся двоично-десятичный код только в прямой форме. Схема такого дешифратора состоит из входных элементов “И-НЕ” и выходных схем “И”.

Таблица 1

Таблица истинности десятичного дешифратора

Входы	Выходы
8	4	2	1	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1
1	1
1	1
1	1	1
1	1
1	1	1
1	1	1
1	1	1	1
1	1
1	1	1

В соответствии с принципами построения произвольной
таблицы истинности по произвольной таблице истинности получим схему
дешифртора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. Эта схема
приведена на рисунке 2.

Рис. 2 — Принципиальная схема двоично-десятичного дешифратора и
его
условное графическое обозначение

Как видно на этой схеме для реализации каждой строки таблицы истинности
потребовалась схема «4И». Схема «ИЛИ» не потребовалась, так как в таблице
истинности на каждом выходе присутствует только одна единица.

Точно так же можно получить схему для любого другого
дешифратора.

Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 3.
Для преобразования сигнала
необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических
нулей.

Рис. 3 — Схема и условное графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора К155ИД3

Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных 15 элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах.

На рис. 4 представлен интегральный дешифратор К155ИД3. Входы E0 и E1 являются разрешающими.
При наличии на них напряжения низкого уровня на одном из выходов
дешифратора 0-15 также имеется напряжение низкого уровня, причем номер
этого выхода является эквивалентом двоичного числа, поданного на входы 1,
2, 4, 8. Так, при подаче кодовой комбинации входных сигналов 0110 в
активном состоянии будет выход 6 (вывод 7) При этом на всех остальных выходах будет напряжение высокого
уровня. Если же на входы E0, E1 подать напряжение высокого уровня, то
такое же напряжение будет на всех выходах дешифратора. Поэтому входы E0, E1
называют разрешающими или стробирующими.

Рис. 4 — Условное графическое обозначение дешифратора К155ИД3

К преимуществу линейных дешифраторов можно отнести простоту схемы и высокое быстродействие, поскольку входные переменные одновременно поступают на все элементы И. Одновременно, без дополнительных задержек, формируется и результат на выходах этих элементов. 

К недостаткам следует отнести:

• число используемых логических элементов с увеличением разрядности кода возрастает;
• одновременно с этим увеличивается и число входов логических элементов;
• наличие в схеме разнотипных логических элементов, что экономически не выгодно.

Принцип работы мультиплексора[править]

—to— мультиплексор

—to— мультиплексор

Мультиплексор 2-to-1править

Рассмотрим мультиплексор -to- (это значит, что есть всего два входа и , значения которых могут подаваться на вход ). Переберём всевозможные варианты значений на входах. Если на подавать , то на выход будет подаваться то же значение, которое подаётся на вход , т.е. в данном случае значение на входе нас не интересует. Аналогично, если на вход подавать , то на выход будет подаваться то же значение, которое подаётся на вход .

Мультиплексор 4-to-1править

Рассмотрим мультиплексор -to- (это значит, что есть четыре входа , , и , значения которых могут подаваться на выход ). Также переберём всевозможные варианты значений на входах. Тут уже входа и , которые определяют, значение какого из входов , , или будет подаваться на выход . Если , то на выход будет подаваться значение входа , если и — то значение , если и — то значение , в противном случае — значение .

Классификация мультиплексоров

Мультиплексоры делятся на терминальные (они располагаются на окончаниях линий связи), оптические мультиплексоры и мультиплексоры ввода и вывода (они располагаются в разрывах линий связи для вывода выбранных сигналов из общего потока). Также различают аналоговые и цифровые мультиплексоры, о которых речь пойдет далее.

Аналоговые мультиплексоры

Ключи этой версии являются особыми элементами. Он может быть самостоятельным прибором. Набор подобных ключей, работающих на один выход с цепями вариативности выбранного ключа, является особым аналоговым мультиплексором.

В определенный промежуток времени он отбирает выбранный канал входа и перенаправляет его на особый прибор. Работа на данном типе мультиплексора требует чуть меньшего времени передачи сигнала, чем при цифровом варианте, что является несомненным плюсом при работе с некоторыми устройствами вывода сигнала.

Цифровые мультиплексоры

Устройства этого типа делятся по уровням на три варианта по их высоте. Цифровые мультиплексоры позволяют получать цифровые сигналы из приборов низкого уровня. Также их можно записать и трансформировать в поток высокого уровня. Следовательно, поступающие потоки проходят синхронизацию.

При этом данные потоки имеют равную скорость, что позволяет информации одновременно поступать по обоим каналам связи. При этом данные надежно защищены от повреждения.

Методы мультиплексирования

Для выполнения частотного мултиплексирования, нужно для каждого потока выделить персональный частотный период. До начала процесса работы с сигналами требуется переместить спектр каждого канала, находящегося в другой частоте, чтобы они не смогли контактировать с другими сигналами.

Также для максимальной надежности, между частотами создают небольшие интервалы, обеспечивающие дополнительную защиту. Этот способ используется в электрических и оптических линиях. Использование этой защиты является необходимым, так как при ее отсутствии возможна потеря сигнала, которая может повлечь за собой неприятные последствия. Кроме того защита обеспечивает устойчивость сигнала, сохраняя его на качество на протяжении всего пути от входа в устройство до выхода из него.

Также существует временной вариант мультиплексирования, использующийся при отправке сигнала в сплошном потоке, на передаче которого затрачивается какой-то промежуток времени. Для выполнения этого способа нужно обеспечить доступ циклов к общей среде перенаправления потоков, входящих на небольшой промежуток времени.

Нужно учесть, что требуется устранить возникновение накладки каналов друг на друга, так как это перемешивает получаемую информацию. Данный метод обычно применяется в работе с цифровыми каналами связи, которые требуют в работе чуть больше времени, чем аналоговые.

Соответственно, использование временного метода обеспечивает наилучшую сохранность данных, что рационально при использовании с цифровыми мультиплексорами.

Регулируемый усилитель

Наряду с отправкой параллельных данных в последовательном формате по одной линии передачи или соединению, другое возможное использование многоканальных мультиплексоров — в устройствах цифрового аудио в качестве микшеров или где, например, усиление аналогового усилителя может регулироваться цифровым образом.

Здесь усиление напряжения инвертирующего операционного усилителя зависит от соотношения между входным резистором R IN и его резистором обратной связи Rƒ, как определено в руководствах по операционному усилителю.

Один 4-канальный SPST-переключатель, сконфигурированный как мультиплексор 4-к-1 канала, соединен последовательно с резисторами, чтобы выбрать любой резистор обратной связи для изменения значения Rƒ . Комбинация этих резисторов будет определять общее усиление напряжения усилителя (Av). Затем усиление напряжения усилителя можно отрегулировать цифровым способом, просто выбрав соответствующую комбинацию резисторов.

Цифровые мультиплексоры иногда также называют «селекторами данных», поскольку они выбирают данные для отправки на выходную линию и обычно используются в коммуникационных или высокоскоростных коммутационных сетях, таких как приложения LAN (локальная вычислительная сеть) и интернет.

Некоторые интегральные микросхемы имеют один инвертирующий элемент, подключенный к выходу, чтобы обеспечить положительный логический выход (логическая «1») на одном элементе и дополнительный отрицательный логический выход (логическая «0») на другом элементе.

Можно сделать простые схемы мультиплексора из стандартных элементов «И» и «ИЛИ», как мы видели выше, но обычно мультиплексоры / селекторы данных доступны в виде стандартных пакетов ic, таких как общий мультиплексор с 8 входами в 1 TTL 74LS151 или TTL 74LS153 Dual Мультиплексор 4 входа на 1 линию. Схемы мультиплексора с гораздо большим числом входов могут быть получены путем каскадного соединения двух или более устройств меньшего размера.

Анализатор протоколов Mercury T2P USB-TMSP2-M03-X

Устройство соединяет в себе:

• декодирование класса USB;
• стандартный дисплей CATC Trace;
• поддержку Power Delivery 3.0 в анализаторе.

Технические особенности

• требование к ОС – не ниже Windows 7;
• 13 типовых событий триггера;
• статистика и отчет – уровни транзакции, передачи, пакета, отчеты об ошибках;
• объем памяти – модель T2C (256 МВ), модель T2Р (512 МВ);
• соединители Type-C USB;
• потребляемая мощность от 460 мА (при холостом ходе) до 500 мА (в активном состоянии);
• диапазон рабочих температур 0 °С … 55 °С;
• хранение возможно при t° от -20 °С до + 80 °С;
• допустимая влажность не более 90%.

Стоимость анализатора 354 473 р.

Функциональная схема мультиплексора

На рисунке 3 представлена функциональная схема мультиплексора, где E — вход стробирования (вход разрешения работы). Время задержки будет:

• Максимальное время задержки: t_зад = t_задИ + t_задНЕ + t_задИЛИ
• t_задX/Y = t_задИ + t_задНЕ + t_задИЛИ
• t_задX3/Y = t_задИ + t_задИЛИ

Рис. 6. Временные диаграммы

При t_ИЛИ < t_зад выход определяется конкретной реализацией. Для избежания ПП в самой схеме можно:

1. Поставить повторитель и таким образом компенсировать t_задНЕ
2. Заблокировать выход схемы на время ПП (подавать 0) — использовать стробирующий импульс (необходим вход стробирования).

Мультиплексор стробирования

Мультиплексор служит для логического соединения, а так же для коммутирования сигнала (например, аналогового). Также может использоваться для логического соединения.

Мультиплексоры для аналоговых камер

По сути представляют собой те же квадраторы, но могут отображать изображение с большего числа камер – до 32. Внутри установлена сложная электроника, поэтому пользователь получает больше возможностей для обработки изображений. Мультиплексор формирует два выходных сигнала – для отображения на мониторе и для подачи на устройство записи.

Используются несколько видов мультиплексоров:

1. Симплексные. Могут либо подавать изображение в режиме реального времени на монитор, либо посылать сигнал на рекордер для записи. Одновременно две задачи эти устройства не выполняют ввиду ограниченных технических возможностей. Пользователь может либо вести онлайн-наблюдение, либо работать с видеоархивом.
2. Дуплексные. Позволяют выполнять одновременно две задачи. То есть, и выводить картинку, и записывать ее с помощью цифрового рекордера. По сути в одном корпусе установлено два отдельных симплексных устройства, каждый из которых решает свою задачу.
3. Триплексный. Наиболее оснащенное и функциональное устройство. Позволяет вести наблюдение на экране в 16-32 окнах с подключенными камерами, писать картинку на рекордер и работать с видеоархивами.

Рассматриваемое оборудование может иметь две важные опции:

• Сетевая карта. В этом случае мультиплексор подключается к компьютерной сети с целью его удаленного управления через программное обеспечение на компьютере. В этом случае оператор системы наблюдения может просматривать данные с аналоговых камер на экране ПК, посылать данные через интернет и т.п. В сеть может быть объединено много мультиплексоров, что дает возможность легко масштабировать систему.
• Порты RS-485. Разъемы, с помощью которых мультиплексоры объединяются друг с другом в сеть (не Ethernet). Благодаря этому оператор может управлять всем оборудованием с одной клавиатуры.

Подобрать подходящий мультиплексор или квадратор для своей системы наблюдения вы можете в магазине «Пролайн». Консультанты отдела продаж помогут вам выбрать подходящую модель, дадут советы по подключению и организуют доставку купленных устройств по указанному адресу.

Краткий обзор мультиплексора

Мультиплексоры
являются коммутационными цепями, которые просто переключают или направляют сигналы через себя, и, будучи комбинационной схемой, они не имеют памяти, поскольку нет пути обратной связи по сигналам. Мультиплексор является очень полезной электронной схемой, которая используется во многих различных устройствах, таких как маршрутизация сигналов, передача данных и приложения управления шиной данных.

При использовании с демультиплексором параллельные данные могут передаваться в последовательной форме по одному каналу передачи данных, например по оптоволоконному кабелю или телефонной линии, и снова преобразовываться в параллельные данные. Преимущество состоит в том, что требуется только одна последовательная строка данных вместо нескольких параллельных линий данных. Поэтому мультиплексоры иногда называют «селекторами данных», так как они выбирают данные в линию.

Мультиплексоры также могут использоваться для коммутации аналоговых, цифровых или видеосигналов, причем ток переключения в аналоговых цепях питания ограничен величиной от 10 мА до 20 мА на канал, чтобы уменьшить тепловыделение.

В следующей статье о комбинационных логических устройствах мы рассмотрим противоположность мультиплексора,
называемого демультиплексором
, который занимает одну входную линию и соединяет ее с несколькими выходными линиями.

Мультиплексор представляет собой переключатель, который соединяет множество входов с одним выходом, согласно заданному цифровому коду. На самом деле мультиплексоры бывают двух видов: аналоговые и цифровые, аналоговые строятся на полевых транзисторах и пропускают сигнал в обе стороны, цифровые же с выбранного входа дублируют сигнал на выход. Дальше речь будет идти об аналоговом мультиплексоре.Выбор канала, как писалось выше, осуществляется согласно заданному цифровому коду, как показано на картинке ниже.

Первое, современные мультиплексоры строятся по КМОП технологии и как следствие открытый канал имеет некоторое сопротивление, величина этого сопротивления может быть меньше 1 Ома и зависит от величины питающего напряжения. Сопротивление канала можно узнать из даташита, обозначается оно Ron.

Второе, напряжение, которое может коммутировать мультиплексор, а также напряжение на управляющих входах не должно превышать напряжение питания. Максимальный ток коммутации современных мультиплексоров может достигать 400mA. Опять же максимальный ток можно узнать из даташита, в разных даташитах оно обозначается по разному.

Третье, так как мультиплексор построен по КМОП технологии в его структуре присутствуют ёмкости, которые ухудшают его характеристики. Эквивалентная схема двухканального мультиплексора выглядит следующим образом.

• На картинке видно, что между каналами есть некоторая ёмкость Css и Cdd, по которой сигнал с одного канала может проникать в другой.
  
• Наличие ёмкости Cds, приводит к тому, что на высоких частотах сигнал проходит через разомкнутый ключ.
  
• Сопротивление Ron вместе с ёмкостью Сd, образуют фильтр нижних частот, который ограничивает полосу пропускания.
  

Также на эквивалентной схеме изображены источники тока, которые отражают ток утечки, который в свою очередь, может является источником ошибки.

Мультиплексирование с частотным разделением (FDM)

FDM имеет дело в первую очередь с сигналами аналоговых сообщений, а не с потоками цифровых данных. Это система, в которой вся полоса пропускания, доступная источнику данных, делится между подканалами, каждый из которых имеет свою частоту. Каждый подканал затем передает отдельные сигналы через линию передачи или составной канал. Сигналы в этих подканалах могут передаваться по линии передачи независимо друг от друга и могут передаваться одновременно друг с другом.

Мультиплексирование в радиовещании, будь то амплитудная модуляция или частотная модуляция (AM и FM), формирует сигнал радиостанции, на который вы можете настроиться. Мы можем выбрать прослушивание только одной станции, потому что каждый передаваемый поток данных принадлежит отдельной радиостанции. Если бы это было не так, сигналы радиостанций накладывались бы друг на друга, что вызывало бы нежелательный постоянный шум. В отличие от TDM, если необходимо передать цифровой сигнал, то его необходимо сначала преобразовать в аналоговую форму, прежде чем его можно будет передать по линии передачи.

Мультиплексирование в кабельном телевидении аналогично радиовещанию, все каналы передаются одновременно, в то время как телевизор, принимающий их, «настраивается» на определенный канал потока данных. Между каналами нет взаимного влияния, потому что сигналы расположены достаточно далеко друг от друга по частоте, чтобы отдельные каналы не перекрывались. Эта структура данных обычно передается через коаксиальный кабель, оптоволокно или с помощью радиопередатчика.

Передача посредством мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

Этот метод мультиплексирования оказался более полезным для телекоммуникационных компаний в конце 20-го века из-за емкости потоков данных, которые можно передавать по оптоволоконным линиям. Передача с помощью WDM стала возможна, потому что этот метод объединяет в одной линии передачи многочисленные сигналы данных на лазерных лучах с разными длинами волн инфракрасного излучения. Для передачи большого количества потоков данных WDM использует оптоволоконные кабели, что предпочтительнее обычного использования систем FDM и TDM. Эта система похожа на FDM, но этот метод работает на инфракрасном (IR) конце электромагнитного спектра. На приведенном ниже рисунке показан каждый канал потока данных, объединенный в белый свет, который передается по одному оптоволоконному кабелю.

Рисунок 3 – Мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

В начале системы каждый сигнал данных управляет своим лазером, далее свет от этих лазеров смешивается призмой в оптическом мультиплексоре и передается по общему оптоволокну. А на приемной стороне полученный световой сигнал подается на оптический демультиплексор, где он разделяется другой призмой по длинам волн, и откуда выделенные сигналы подаются чувствительные к инфракрасному излучению фотоприемники.

Надеюсь, эта статья предоставила вам достаточно информации для понимания основных применений, концепций и схем использования мультиплексирования в телекоммуникационных процессах. Если у вас есть вопросы или отзывы, обязательно оставляйте комментарии!