Belajar Rangkaian Kombinasional: Multiplexer

Multiplexer adalah perangkat yang memungkinkan informasi digital dari beberapa sumber disalurkan ke satu saluran untuk transmisi melalui saluran tersebut ke tujuan yang sama. Multiplexer dasar memiliki beberapa jalur input data dan satu jalur output. Ia juga memiliki input pemilihan data, yang memungkinkan data digital pada salah satu input dialihkan ke jalur output. Multiplexer juga dikenal sebagai penyeleksi data.

Cara Kerja Multiplexer

Simbol logika untuk multiplexer 4-input (MUX) ditunjukkan pada gambar 6-46. Perhatikan bahwa ada dua jalur pemilihan data karena dengan dua bit pemilihan, salah satu dari empat jalur input data dapat dipilih.

Pada gambar diatas, kode 2 bit pada input data-select (S) akan memungkinkan data pada input data yang dipilih melewati ke output data. 

Baca juga: Rangkaian kombinasional decoder

Jika biner 0 (S1 = 0 dan S0 = 0) diterapkan pada jalur pemilihan data, data pada input D0 muncul pada jalur output data. 

Jika biner 1 (S1 = 0 dan S0 = 1) diterapkan pada jalur pemilihan data, data pada input D1 muncul pada output data. 

Jika biner 2 (S1 = 1 dan S0 = 0) diterapkan, data pada D2 muncul pada output. 

Jika biner 3 (S1 = 1 dan S0 = 1) diterapkan, data pada D3 dialihkan ke jalur output. Ringkasan operasi ini diberikan pada tabel di bawah.

Sekarang mari kita lihat sirkuit logika yang diperlukan untuk melakukan operasi multiplexing ini. Output data sama dengan keadaan input data yang dipilih. Oleh karena itu, Anda dapat memperoleh ekspresi logika untuk output dalam bentuk input data dan input pilihan.

Data output bernilai sama dengan D₀ hanya jika S₁ = 0 dan S₀ = 0; Y = D₀S₁’S₂’

Data output bernilai sama dengan D₁ hanya jika S₁ = 0 dan S₀ = 1; Y = D₁S₁’S₂

Data output bernilai sama dengan D₂ hanya jika S₁ = 1 dan S₀ = 0; Y = D₂S₁S₂’

Data output bernilai sama dengan D₃ hanya jika S₁ = 1 dan S₀ = 1; Y = D₃S₁S₂

Jika di total maka menghasilkan rumusan,

Y = D₀S₁’S₂’+ D₁S₁’S₂ + D₂S₁S₂’ + D₃S₁S₂

Maka, implementasi dari persamaan tersebut membutuhkan 4 buah gerbang AND dengan 3 input, Sebuah gerbang OR dengan 4 input, dan 2 inverter untuk menghasilkan nilai kebalikan dari S₁ dan S₀ (lihat gambar dibawah). Karena data dapat dipilih dari salah satu jalur input, rangkaian ini juga disebut data selector.

Contoh Aplikasi Multiplexer

7 Segment Display Multiplexer

Gambar dibawah menunjukkan metode penggandaan bilangan BCD yang disederhanakan ke tampilan 7 segment. Dalam contoh ini, 2 digit angka ditampilkan pada pembacaan 7 segment dengan menggunakan decoder BCD ke 7 segment tunggal. Metode dasar multiplexing tampilan ini dapat diperluas ke tampilan dengan jumlah digit berapa pun.

Operasi dasarnya adalah sebagai berikut. Dua digit BCD (A3A2A1A0 dan B3B2B1B0) diterapkan ke input multiplexer. Sinyal digital diterapkan ke jalur pemilihan data, dan ketika sinyal LOW, bit A (A3A2A1A0) dilewatkan ke input dekoder 74LS47 BCD ke 7 segmen. 

LOW pada pemilihan data juga menempatkan LOW pada input A1 dari dekoder 2-line-to-4-line 74LS139, sehingga mengaktifkan output 0 dan mengaktifkan tampilan digit A dengan menghubungkan input lainnya ke ground. Digit A sekarang aktif dan digit B mati.

ketika jalur pemilihan data diatur HIGH, bit B (B3B2B1B0) dilewatkan ke input dekoder segmen 7 BCD. Selain itu, output HIGH dekoder 74LS139 diaktifkan, sehingga memungkinkan tampilan digit B. Digit B sekarang aktif dan digit A mati.

Siklus berulang pada frekuensi tertentu. Frekuensi ini harus cukup tinggi untuk mencegah kedipan visual saat menampilkan digit multiplexer.

Logic Function Generator

Aplikasi yang berguna dari pemilih/multiplexer data adalah dalam menghasilkan kombinasi logic function dalam bentuk sum-of-product. Bila digunakan dengan cara ini, perangkat tersebut dapat menggantikan gerbang discrete, seringkali dapat mengurangi jumlah IC secara signifikan, dan dapat membuat perubahan desain menjadi lebih mudah.

Sebagai ilustrasi, pemilih/multiplekser 8-input (74LS151) dapat digunakan untuk mengimplementasikan logic function 3 variabel tertentu jika variabel tersebut dihubungkan ke input pemilihan data dan setiap input data diatur ke tingkat logika yang diperlukan dalam tabel kebenaran untuk fungsi tersebut. Output hanya bernilai 1 untuk beberapa kombinasi input tertentu saja. 

Demultiplexer

Demultiplexer (DEMUX) pada dasarnya membalikkan fungsi multiplexing. Dibutuhkan informasi digital dari satu jalur dan mendistribusikannya ke sejumlah jalur keluaran tertentu. Oleh karena itu, demultiplexer juga dikenal sebagai distributor data. Seperti yang akan Anda pelajari, decoder juga dapat digunakan sebagai demultiplexer.

gambar 55 menunjukkan rangkaian demultiplexer 1 baris ke 4 baris (DEMUX). Jalur input data menuju ke semua gerbang AND. Dua jalur pemilihan data hanya mengaktifkan satu gerbang pada satu waktu, dan data yang muncul pada jalur masukan data akan melewati gerbang yang dipilih ke jalur keluaran data terkait.