数据选择器

✍ dations ◷ 2025-09-10 07:39:51 #数字电子

在电子技术(特别是数字电路)中,数据选择器(英语:Data Selector),或称多路复用器(英语:multiplexer,简称:MUX),是一种可以从多个模拟或数字输入信号中选择一个信号进行输出的器件。 一个有 2 输入端的数据选择器有 个可选择的输入-输出线路,可以通过控制端来选择其中一个信号被选择作为输出。 数据选择器主要用于增加一定量的时间和带宽内的可以通过网络发送的数据量。

数据选择器使多个信号共享一个设备或资源,例如一个模拟数字转换器或一个传输线,而不必给每一个输入信号配备一个设备。

在结构图中,数据选择器的符号是一个等腰梯形,其中较长的底上为数个输入引脚,较短的底上为一个输出引脚。右图即为一个2选1数据选择器的结构图和其等效简化图。Sel引脚可以选择需要的信号。

此外,在很多数据选择器里,还有一个“使能”引脚用于控制器件的有效或者无效。

在数字电路设计中,选择端的输入信号是数字信号。在2选1数据选择器的例子中,选择端输入低电平0,则输出引脚会输出 I 0 {\displaystyle \scriptstyle I_{0}} 上的输入信号;反之,当选择端输入高电平1,则输出引脚会输出 I 1 {\displaystyle \scriptstyle I_{1}} 上的输入信号。当输入引脚的数目更多时,情况与上面类似,不过所需的选择端引脚数目变为 log 2 ( n ) {\displaystyle \scriptstyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil } 个,这里 n {\displaystyle \scriptstyle n} 是输入引脚的个数。

一个2选1数据选择器有如下的布尔函数, A {\displaystyle \scriptstyle A} B {\displaystyle \scriptstyle B} 分别表示两个输入信号, S {\displaystyle \scriptstyle S} 为选择信号, Z {\displaystyle \scriptstyle Z} 为输出信号,则有

注意,并非所有的逻辑函数直接具有以上的形式,但是所有的逻辑函数都可以使用香农展开(Shannon's expansion)的方法将它变换为上面这种形式。逻辑函数 Z {\displaystyle Z} 可以用下面的真值表表示:

这个真值表显示,当 S = 0 {\displaystyle \scriptstyle S=0} ,那么 Z = A {\displaystyle \scriptstyle Z=A} ;而当 S = 1 {\displaystyle \scriptstyle S=1} ,则 Z = B {\displaystyle \scriptstyle Z=B} 。在具体的电路中,实现一个这样的2选1数据选择器需要2个与门、一个或门和一个非门。

更大型的数据选择器也较常见,而且正如上面描述的, n {\displaystyle n} 个输入引脚需要 log 2 ( n ) {\displaystyle \scriptstyle \left\lceil \log _{2}(n)\right\rceil } 个选择引脚。其他常见的类型有4选1、8选1和16选1等。由于数字逻辑采用二进制的数字信号,输入引脚的个数通常是2的幂。

4选1数据选择器

8选1数据选择器

16选1数据选择器

4选1数据选择器的布尔函数如下:

这样的数据选择器可以由如下的电路实现:

注意: I n {\displaystyle \scriptstyle I_{n}} 输入引脚的下标表示选择端所表示的二进制数的各位

大型的数据选择器可以由较小的数据选择器级联来实现。例如,一个8选1数据选择器可以由两个4选1数据选择器组成,一个4选1数据选择器可以由两个2选1数据选择器组成。在前者中,两个4选1选择器的输出端连接到2选1选择器,并且两个4选1选择器和一个2选1选择器的选择端的引脚平行地接出,视为“8选1数据选择器”的“3个选择引脚”。

7400系列有若干种集成电路具有数据选择器功能,列表如下:

数据选择器同样可被用作可编程逻辑器件。通过指定输入信号的排列,用户可以创建一个定制的逻辑电路。选择引脚充当了逻辑输入的功能。当生产成本和模块化有限的时候,这种方式十分有用。

在硬件描述语言中,可以采用数据流或者行为语句对数据选择器进行描述。例如,在Verilog中,可以使用条件运算符条件?表达式1:表达式2或者使用if条件结构或case选择结构来实现数据选择器。

相关

  • 胰腺癌的时间轴本篇为胰腺癌的大事记时间表,记述关于胰腺癌的主要发现及治疗方式的进步。
  • 湖北工业大学湖北工业大学(Hubei University of Technology)是一所以工学为特色,覆盖多学科门类的省属一本重点多科性大学,坐落在有“九省通衢”之称的国家区域中心城市(华中)——武汉。学校是
  • 斯特凡·斯塔姆博洛夫斯特凡·尼科洛夫·斯塔姆博洛夫(Stefan Nikolov Stambolov)(保加利亚语:Стефан Николов Стамболов) (1854年1月31日-1895年7月6日),保加利亚政治家、专横
  • 3RACHA3RACHA(韩语:쓰리라차),为韩国JYP娱乐推出的八人男子团体Stray Kids中负责创作的团体。成员包括CB97(方灿)、SPEARB(彰彬)、J.ONE(HAN)。团名“3RACHA”原是辣椒酱名“SRIRACHA
  • 马力欧·庞诺马力欧·庞诺 (1882年-1960年)为意大利心理学家。出生于罗马,在杜林跟随Federico Kiesow(意大利语:Federico Kiesow)研究心理学,于1911年在Archives Italiennes de Biologie(英语:Arch
  • 群体的智慧《群体的智慧:如何让个人、 团队、企业与社会变得更聪明》()一书,首次出版于2004年,作者是詹姆斯·索诺维尔基(James Surowiecki)。在这本书中,作者阐述和主张这样一个观点:团体中,信
  • 瞿希贤瞿希贤(1919年9月23日-2008年3月19日),上海人,中国女作曲家,中国音乐家协会第一届常务理事,第二、第三届理事,第四届副主席,中国电影音乐学会顾问、中国音乐家协会儿童音乐学会名誉会
  • 玛坦戈《玛坦戈》(日文原名:マタンゴ)是1963年8月11日上映的日本恐怖电影,是导演本多猪四郎一部异色作品。一艘到南海旅行的帆船,不慎遭遇到暴风雨而翻覆,一行人漂流到一座不知名的荒岛
  • 蕾切尔·布鲁姆蕾切尔·莉亚·布鲁姆(英语:Rachel Leah Bloom,1987年4月3日-) 是一名女演员、喜剧演员、歌手、作家、制作人与词曲作家。她最著名的作品为The CW剧集《疯狂前女友》, 并以该剧赢
  • 2004年美国民主党总统候选人预选2004年美国民主党总统候选人预选将决定2004年美国总统选举中谁来代表民主党参加美国总统和副总统选举。民主党全国会议共有4,321名代表,其中801人为所谓的“超级代表”。一个