8-Bit-Multiplexer

Analoge Multiplexer

Der Hauptunterschied zwischen analogen und digitalen Multiplexern besteht in der Art und Weise, wie der Teil der Halbleiterstruktur aufgebaut wird, der für die richtige Eingangsumschaltung verantwortlich ist. Das Design analoger Multiplexer basiert auf Feldeffekttransistoren, die so geschaltet sind, dass sie ein gleichzeitiges Ein- und Ausschalten von Schaltkreisen ermöglichen, die Strom in beide Richtungen leiten können. Ohne solche komplementären Transistorpaare könnte ein bestimmter Schalter nur Signale mit einer genau definierten Polarisation verarbeiten - die Verwendung von Transistorpaaren ermöglicht eine problemlose Übertragung variabler Signale (im Spannungsbereich normalerweise von null Volt bis zur positiven Spannung von dem Systemversorgungsbus, z.B. 5 V), und teilweise sogar bipolare Wechselspannungen (die gegenüber Masse positive und negative Werte haben können - hier ist jedoch die Verwendung eines speziellen Multiplexertyps erforderlich, der symmetrische ermöglicht Stromversorgung des Analogteils). Oft reichen aber auch klassische 8-Bit-Multiplexer aus – z.B. der äußerst beliebte 4051 aus der CMOS 4000-Familie.

Digitale Multiplexer

Eine andere Gruppe von Schaltungen sind digitale Multiplexer. Hier haben wir es mit einem völlig anderen Design des Schaltteils zu tun, basierend auf logischen Gattern und einem Adresseingangsdecodierungssystem. Die Handhabung von analogen Signalen wäre hier nicht möglich, da bereits in der ersten Stufe des Schaltteils der Spannungswert auf einen logischen Low (L) oder High (H) Zustand diskretisiert wird – der ursprüngliche Spannungspegel „geht nicht durch“. weiter" durch die Struktur nachfolgender Blöcke der Schaltung. Ergänzend ist anzumerken, dass diese Art von Multiplexern nur sehr selten in Form separater integrierter Schaltungen zu finden sind – die in der Praxis am häufigsten verwendeten (z. B. aus der erwähnten CMOS 4000-Familie) sind analoge Multiplexer. Andererseits werden "rein digitale" Varianten sehr häufig in den Strukturen von Mikrocontrollern, programmierbaren Schaltungen und verschiedenen Arten digitaler integrierter Schaltungen mit komplexer Funktionalität verwendet. Allerdings ist zu bedenken, dass viele der analogen Multiplexer auch mit digitalen Signalen arbeiten können – da sie in der Lage sind, beliebige Wellenformen zu übertragen, die die Versorgungsspannung nicht überschreiten, spricht nichts dagegen, dass diese Signale binäre Werte (z 5 V).

I2C-Expander

I2C-Bus-Expander sind eine spezielle Art von Multiplexern. Wie Sie wissen, können an einem I2C-Bus nicht nur ein Master und ein Slave gleichzeitig arbeiten - theoretisch können Sie mehrere, ein Dutzend oder sogar mehrere Dutzend Systeme gleichzeitig daran anschließen (in der Praxis können so ausgedehnte Netzwerke jedoch es hängt mit den Phänomenen zusammen, die mit der Begrenzung der Schaltfrequenz zusammenhängen). Wichtig ist, dass jedes der Slave-Geräte eine andere Rufadresse hat, danach kann es dem Master mit dem Quittungsbit (ACK / NAK) oder dem gesamten Datenrahmen antworten. Aber was tun, wenn Sie viele Systeme gleichzeitig (z. B. digitale Temperatursensoren) mit derselben Adresse verbinden müssen? Dann kommen spezielle 8-Kanal-Multiplexer, die dem I2C-Bus gewidmet sind, zur Rettung. Ein gutes Beispiel ist der Chip TCA9548A von Texas Instruments. Dieser kleine integrierte Schaltkreis, auf dessen Grundlage das nützliche Modul Adafruit 2717 erstellt wurde (sofort in unserem Angebot verfügbar), ermöglicht den Anschluss von bis zu 8 separaten I2C-Bussen, die über digitale Adresseingänge ausgewählt werden. Dem Anschluss eines eigenen Sensors an jedem dieser „neuen“ Busse steht nichts im Wege – gleiche Adressen aller Slaves führen nicht zu einer Kollision auf dem Datenbus, weil… zu jedem Zeitpunkt nur einer von ihnen sichtbar ist der Bus.