En los sistemas digitales a gran escala, se requiere una sola línea para transmitir dos o más señales digitales, ¡y por supuesto! a la vez se puede colocar una señal en una línea. Pero, lo que se requiere es un dispositivo que nos permita seleccionar; y la señal que deseamos colocar en una línea común, dicho circuito se denomina multiplexor.
La función de un multiplexor es seleccionar la entrada de cualquier «n» líneas de entrada y alimentarla a una línea de salida. La función de un demultiplexor es invertir la función del multiplexor. El multiplexor y demultiplexor también son conocidos como mux y demux respectivamente. Algunos multiplexores realizan operaciones de multiplexación y demultiplexación.
La función principal del multiplexor es que combina señales de entrada, permite la compresión de datos y comparte un solo canal de transmisión. Este artículo ofrece una descripción general del multiplexor y demultiplexor.
¿Qué son los Multiplexores y Demultiplexores?
Transmisión dentro de la red, tanto el multiplexor como el demultiplexor son circuitos combinacionales. Un multiplexor selecciona una entrada de varias entradas y luego se transmite en forma de una sola línea. Un nombre alternativo del multiplexor es MUX o selector de datos. Un demultiplexor usa una señal de entrada y genera muchas. Por eso se lo conoce como Demux o distribuidor de datos.
¿Qué es un Multiplexor?
El multiplexor es un dispositivo que tiene múltiples entradas y salida de una sola línea. Las líneas de selección determinan qué entrada está conectada a la salida y también aumentan la cantidad de datos que se pueden enviar a través de una red dentro de un tiempo determinado. También se le llama selector de datos.
El interruptor unipolar de posiciones múltiples es un ejemplo simple de un circuito no electrónico del multiplexor y se usa ampliamente en muchos circuitos electrónicos. El multiplexor se utiliza para realizar conmutaciones de alta velocidad y está construido por componentes electrónicos.
Los dispositivos multiplexores son capaces de manejar aplicaciones tanto analógicas como digitales. En las aplicaciones analógicas, los multiplexores se componen de relés e interruptores de transistor, mientras que en las aplicaciones digitales, los multiplexores se construyen a partir de puertas lógicas estándar. Cuando el multiplexor se utiliza para aplicaciones digitales, se denomina multiplexor digital.
Tipos de Multiplexores
Los multiplexores se clasifican en cuatro tipos:
- Multiplexor de 2 a 1 (1 línea seleccionada)
- Multiplexor de 4 a 1 (2 líneas seleccionadas)
- Multiplexor de 8 a 1 (3 líneas seleccionadas)
- Multiplexor de 16 a 1 (4 líneas seleccionadas)
Multiplexor de 4 a 1
El multiplexor 4×1 consta de 4 bits de entrada, 1 bit de salida y 2 bits de control. Los cuatro bits de entrada son, a saber, I0, I1, I2 y I3, respectivamente; solo uno de los bits de entrada se transmite a la salida. La salida ‘Z’ depende del valor de la entrada de control A0A1. El bit de control A0A1 decide cuál de los bits de datos de entrada debe transmitir la salida. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito del multiplexor 4X1 usando puertas AND. Por ejemplo, cuando los bits de control A0A1 = 00, entonces se permiten las compuertas AND superiores mientras que las compuertas AND restantes están restringidas. Por lo tanto, la entrada de datos I0 se transmite a la salida «Z»
Si la entrada de control se cambia a 11, entonces todas las puertas están restringidas excepto la puerta AND inferior. En este caso, I3 se transmite a la salida y Z = I0. Si la entrada de control se cambia a A0A1 = 11, todas las puertas se desactivan excepto la puerta AND inferior. En este caso, I3 se transmite a la salida y Z = I3. El mejor ejemplo de un multiplexor 4X1 es el CI 74153. En este CI, la salida es el mismo que la entrada. Otro ejemplo de un multiplexor 4X1 es el CI 45352. En este CI, la salida es el complemento de la entrada.
Multiplexor de 8 a 1
El multiplexor de 8 a 1 consta de 8 líneas de entrada, una línea de salida y 3 líneas de selección.
Para la combinación de una entrada de selección, la línea de datos se conecta a la línea de salida. El circuito que se muestra a continuación es un multiplexor de 8×1. El multiplexor 8 a 1 requiere 8 compuertas AND, una compuerta OR y 3 líneas de selección. Como entrada, la combinación de entradas de selección se envía a la compuerta AND con las líneas de datos de entrada correspondientes.
De manera similar, todas las compuertas AND reciben conexión. En este multiplexor 8 a 1, para cualquier entrada de línea de selección, una compuerta AND da un valor de 1 y las restantes compuertas AND dan 0. Y, finalmente, al usar las compuertas OR, se agregan todas las compuertas AND; y será igual al valor seleccionado.
Multiplexor de 16 a 1
En esta sección, vamos a implementar un Multiplexor de 16 a 1 utilizando Multiplexores 8×1 y Multiplexores 2×1. Sabemos que el Multiplexor 8×1 tiene 8 entradas de datos, 3 líneas de selección y una salida. Mientras que el Multiplexor de 16 a 1 tiene 16 entradas de datos, 4 líneas de selección y una salida.
Por lo tanto, necesitamos dos Multiplexores 8×1 en la primera etapa para obtener las 16 entradas de datos. Dado que cada multiplexor 8×1 produce una salida, necesitamos un multiplexor 2×1 en la segunda etapa considerando las salidas de la primera etapa como entradas y obtener la salida final.
Supongamos que el multiplexor 16×1 tiene dieciséis entradas de datos I15 a I0, cuatro líneas de selección s3 a s0 y una salida Y. La tabla de verdad del multiplexor 16×1 se muestra a continuación.
| Entradas de Selección | Salida | |||
|---|---|---|---|---|
| S3 | S2 | S1 | S0 | Y |
| 0 | 0 | 0 | 0 | I1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | I2 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | I3 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | I4 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | I5 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | I6 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | I7 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | I8 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | I9 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | I10 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | I11 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | I12 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | I13 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | I14 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | I15 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | I16 |
Podemos implementar el Multiplexor 16×1 usando Multiplexores de orden inferior fácilmente considerando la tabla de verdad anterior. El diagrama de bloques del Multiplexor 16×1 se muestra en la siguiente figura.
Ventajas y Desventajas del Mux
Las ventajas del multiplexor son las siguientes:
- En multiplexor, se puede reducir el uso de varios cables
- Reduce el costo y la complejidad del circuito.
- La implementación de varios circuitos combinados puede ser posible mediante el uso de un multiplexor.
- Mux no requiere mapas K ni simplificación
- El multiplexor puede hacer que el circuito de transmisión sea menos complejo y económico
- La disipación de calor es menor debido a la corriente de conmutación analógica que varía de 10 mA a 20 mA.
- La capacidad del multiplexor se puede ampliar para cambiar señales de audio, señales de video, etc.
- La confiabilidad del sistema digital se puede mejorar usando un MUX ya que disminuye el número de conexiones cableadas exteriores.
- MUX se utiliza para implementar varios circuitos combinacionales
- El diseño lógico se puede simplificar a través de MUX
Las desventajas del multiplexor son las siguientes:
- Se requieren retrasos adicionales dentro de los puertos de conmutación y las señales de E/S que se propagan por todo el multiplexor.
- Los puertos que se pueden utilizar al mismo tiempo tienen limitaciones
- La conmutación de puertos se puede manejar agregando la complejidad del firmware
- El control del multiplexor se puede realizar mediante el uso de puertos de E/S adicionales.
Aplicaciones de los Multiplexores
Te habrás preguntado ¿para que sirve un multiplexor?. Pues los multiplexores se utilizan en diversas aplicaciones en las que es necesario transmitir varios datos utilizando una sola línea.
Se introdujo por primera vez en la década de 1870 para apoyar la telegrafía, pero desde entonces se ha convertido en un pilar de las telecomunicaciones, como la radio, la televisión y el teléfono. También se usa en redes informáticas, a menudo para transmitir múltiples señales a través de una red de área amplia (WAN).
A continuación se detallan algunas aplicaciones del multiplexor:
Sistema de Comunicación
Un sistema de comunicación tiene tanto una red de comunicación como un sistema de transmisión. Mediante el uso de un multiplexor, la eficiencia del sistema de comunicación se puede aumentar al permitir la transmisión de datos, como datos de audio y video de diferentes canales a través de líneas simples o cables.
Memoria del Ordenador
Los multiplexores se utilizan en la memoria de la computadora para mantener una gran cantidad de memoria en las computadoras y también para reducir la cantidad de líneas de cobre necesarias para conectar la memoria a otras partes de la computadora.
Red Telefónica
En las redes telefónicas, se integran múltiples señales de audio en una sola línea de transmisión con la ayuda de un multiplexor.
Transmisión desde el Sistema Informático de un Satélite
El multiplexor se utiliza para transmitir las señales de datos desde el sistema informático de una nave espacial o un satélite al sistema terrestre mediante un satélite GSM.
¿Qué es un Demultiplexor?
El demultiplexor es también un dispositivo con una entrada y varias líneas de salida. Se utiliza para enviar una señal a uno de los muchos dispositivos. La principal diferencia entre un multiplexor y un demultiplexor es que un multiplexor toma dos o más señales y las codifica en un cable, mientras que un demultiplexor invierte lo que hace el multiplexor.
Tipos de Demultiplexor
Los demultiplexores se clasifican en cuatro tipos:
- Demultiplexor 1 a 2 (1 línea seleccionada)
- Demultiplexor 1 a 4 (2 líneas seleccionadas)
- Demultiplexor 1 a 8 (3 líneas seleccionadas)
- Demultiplexor 1 a 16 (4 líneas seleccionadas)
Demultiplexor 1 a 4
El demultiplexor de 1 a 4 consta de 1 bit de entrada, 4 bits de salida y bits de control. El diagrama del circuito del demultiplexor 1X4 se muestra a continuación.
El bit de entrada se considera como Datos D. Este bit de datos se transmite al bit de datos de las líneas de salida, que depende del valor AB y de la entrada de control.
Cuando la entrada de control AB = 01, se permite la segunda puerta superior AND esta permitida mientras que las puertas AND restantes están restringidas. Por lo tanto, solo el bit de datos D se transmite a la salida y I1 = Datos.
Si el bit de datos D es bajo, la salida I1 es baja. SI el bit de datos D es alto, la salida I1 es alta. El valor de la salida I1 depende del valor del bit de datos D, las salidas restantes están en un estado bajo.
Si la entrada de control cambia a AB = 10, entonces todas las compuertas están restringidas excepto la tercera compuerta AND desde la parte superior. Entonces, el bit de datos D se transmite solo a la salida I2; y I2 = Datos. El mejor ejemplo de demultiplexor 1X4 es el CI 74155.
Demultiplexor 1 a 8
El demultiplexor también se denomina distribuidor de datos, ya que requiere una entrada, 3 líneas seleccionadas y 8 salidas. El demultiplexor toma una sola línea de datos de entrada y luego la cambia a cualquiera de las líneas de salida. El diagrama del circuito demultiplexor de 1 a 8 se muestra a continuación; utiliza 8 compuertas AND para lograr la operación.
El bit de entrada se considera como dato D y se transmite a las líneas de salida. Esto depende del valor de entrada de control del S0S1. Cuando S0S1 = 01, la segunda compuerta superior I1 está habilitada, mientras que las compuertas AND restantes están inhabilitadas, y el bit de datos se transmite a la salida dando I1 = datos. Si D es bajo, I1 es bajo y si D es alto, I1 es alto. Entonces, el valor de I1 depende del valor de D, y las salidas restantes están en estado bajo.
Demultiplexor 1 a 16
En esta sección, vamos a implementar el Demultiplexor 1×16 utilizando Demultiplexores 1×8 y un Demultiplexor 1×2. Sabemos que el Demultiplexor de 1 a 8 tiene una sola entrada, tres líneas de selección y ocho salidas. Mientras que el Demultiplexor de 1 a 16 tiene una sola entrada, cuatro líneas de selección y dieciséis salidas.
Por lo tanto, necesitamos dos Demultiplexores 1×8 en la segunda etapa para obtener las dieciséis salidas finales. Como el número de entradas en la segunda etapa es dos, necesitamos un Demultiplexor 1×2 en la primera etapa para que las salidas de la primera etapa sean las entradas de la segunda. La entrada de este Demultiplexor 1×2 será la entrada general del Demultiplexor 1×16.
Dejemos que el Demultiplexor 1×16 tenga una entrada I, cuatro líneas de selección s3, s2, s1 y s0 y salidas Y15 a Y0. El diagrama de bloques del Demultiplexor 1×16 utilizando Multiplexores de orden inferior se muestra en la siguiente figura.
Ventajas y Desventajas del Demux
Las ventajas del demultiplexor son las siguientes:
- Se utiliza un demultiplexor o Demux para dividir las señales mutuas en flujos separados.
- La función de Demux es bastante opuesta a la de MUX.
- La transmisión de señales de audio o video necesita una combinación de Mux y Demux.
- Demux se utiliza como decodificador dentro de los sistemas de seguridad de los sectores bancarios.
- La eficiencia del sistema de comunicación se puede mejorar mediante la combinación de Mux y Demux.
Las desventajas del demultiplexor son las siguientes:
- Puede ocurrir un desperdicio de ancho de banda
- Debido a la sincronización de las señales, pueden producirse retrasos.
Aplicaciones del Demultiplexor
Los demultiplexores se utilizan para conectar una sola fuente a múltiples destinos. Estas aplicaciones son las siguientes:
Sistema de Comunicación
Mux y demux se utilizan en los sistemas de comunicación para llevar a cabo el proceso de transmisión de datos. Un demultiplexor recibe las señales de salida del multiplexor y, en el extremo del receptor, las convierte de nuevo a la forma original.
Unidad Lógica Aritmética
La salida de la Unidad Lógica Aritmética se alimenta como entrada al demultiplexor y la salida del demultiplexor se conecta a varios registros. La salida de la Unidad Lógica Aritmética se puede almacenar en varios registros.
Convertidor de Serie a Paralelo
Este convertidor se utiliza para reconstruir datos en paralelo. En esta técnica, los datos en serie se dan como entrada al demultiplexor a un intervalo regular, y se conecta un contador al demultiplexor en la entrada de control para detectar la señal de datos en la salida del demultiplexor. Cuando se almacenan todas las señales de datos, la salida del demux se puede leer en paralelo.
Diferencia entre Multiplexor y Demultiplexor
La principal diferencia entre multiplexor y demultiplexor se analiza a continuación.
| Multiplexor | Demultiplexor |
|---|---|
| Un multiplexor (Mux) es un circuito combinacional que utiliza varias entradas de datos para generar una única salida. | Un demultiplexor (Demux) también es un circuito combinacional que utiliza una sola entrada que puede dirigirse a través de varias salidas. |
| El multiplexor incluye varias entradas y la salida única. | El demultiplexor incluye una sola entrada y varias salidas |
| Un multiplexor es un selector de datos. | El demultiplexor es un distribuidor de datos |
| Es un interruptor digital. | Es un circuito digital |
| Funciona según el principio de muchos a uno. | Funciona según el principio de uno a muchos |
| La conversión de paralelo a serie se utiliza en el multiplexor. | La conversión de serie a paralelo se utiliza en demultiplexor |
| El multiplexor utilizado en MDT (Multiplexación por División de Tiempo) está al final del transmisor | El demultiplexor utilizado en MDT (Multiplexación por División de Tiempo) está al final del receptor. |
| El multiplexor se llama MUX. | El demultiplexor se llama Demux |
| No utiliza compuertas adicionales al diseñar. | En este, se necesitan compuertas adicionales al diseñar demux. |
| En Multiplexor, las señales de control se utilizan para elegir la entrada específica que se debe enviar a la salida. | El demultiplexor utiliza la señal de control para permitirnos incluir varias salidas. |
| El multiplexor se utiliza para mejorar la eficiencia del sistema de comunicación utilizando datos de transmisión como la transmisión de audio y video. | El demultiplexor obtiene las señales de salida del Mux y las cambia a la forma única al final del receptor. |
| Los diferentes tipos de multiplexores son: MUX 8-1, MUX 16-1 y MUX 32-1. | Los diferentes tipos de demultiplexores son: Demux 1-8, Demux 1-16, Demux 1-32. |
| En multiplexor, el conjunto de líneas de selección se utiliza para controlar la entrada específica. | En demultiplexor, la selección de la línea de salida se puede controlar mediante valores de bits de n líneas de selección. |
Diferencia Clave entre Mux y Demux
Las diferencias clave entre mux y demux se analizan a continuación.
- Los circuitos lógicos combinacionales como el multiplexor y el demultiplexor se utilizan dentro de los sistemas de comunicación, sin embargo, su función es exactamente opuesta entre sí porque uno trabaja en múltiples entradas mientras que el otro trabaja en una sola entrada.
- El multiplexor o Mux es un dispositivo N a 1, mientras que el demultiplexor es un dispositivo 1 a N.
- Un multiplexor se utiliza para convertir varias señales analógicas o digitales en una sola señal de salida a través de diferentes líneas de control. Estas líneas de control se pueden determinar usando esta fórmula como 2n = r donde «r» es el número de señales de entrada y «n» es el número de líneas de control requeridas.
- El método de conversión de datos utilizado en MUX es paralelo a serie y no es difícil de entender porque utiliza diferentes entradas. Sin embargo, DEMUX funciona a la inversa de MUX como una conversión de serie a paralelo. Entonces, el número de salidas se puede lograr en este caso.
- Se utiliza un demultiplexor para convertir una señal de entrada en varias. El número de señales de control se puede determinar utilizando la misma fórmula de MUX.
- Tanto el Mux como el Demux se utilizan para transmitir los datos a través de una red en menos ancho de banda. Pero el multiplexor se usa en el extremo del transmisor mientras que el Demux se usa en el extremo del receptor.
Esta es la información básica sobre multiplexores y demultiplexores. Espero que haya obtenido algunos conceptos fundamentales sobre este tema al observar los circuitos lógicos y sus aplicaciones. Puede escribir sus opiniones sobre este tema en la sección de comentarios a continuación.