一般に「MUX」または「MPX」とも呼ばれるマルチプレクサという用語は、使用可能な多くの入力から1つの出力を選択することを意味します。Shankar Balachandran教授（IIT-M）は、多重化を少数のチャネルまたはラインを介して多数の情報ユニットを送信する方法として説明しています。デジタルマルチプレクサは、多数の入力ラインの1つからバイナリ情報を選択する組み合わせ論理回路です。それを単一の出力ラインに向けます。
この記事では、これらのマルチプレクサがどのように機能するか、プロジェクト用にマルチプレクサを設計する方法を学び、ブレッドボードで実際の例を試してハードウェアでの動作を確認します。
マルチプレクサの基本：
マルチプレクサを理解する最良の方法は、以下に示すように、複数の位置にある単極を調べることです。ここで、スイッチには複数の入力D0、D1、D2、およびD3がありますが、出力（出力）ピンは1つだけです。コントロールノブは、4つの利用可能なデータの1つを選択するために使用され、このデータは出力側に反映されます。このようにして、ユーザーは多くの利用可能な信号の中から必要な信号を選択できます。
これは、メカニカルマルチプレクサのわかりやすい例です。しかし、高速スイッチングとデータ転送を伴う電子回路では、デジタル回路を使用して必要な入力を非常に高速に選択できるはずです。制御信号（S1とS0）はまったく同じことを行い、提供された信号に基づいて、使用可能な多くの入力から1つの入力を選択します。したがって、マルチプレクサの3つの基本的な最小項は、入力入力ピン、出力ピン、および制御信号になります。
入力ピン：これらは、1つを選択する必要がある使用可能な信号ピンです。これらの信号は、デジタル信号またはアナログ信号のいずれかです。
出力ピン：マルチプレクサには常に1つの出力ピンしかありません。選択された入力ピン信号は、出力ピンによって提供されます。
制御/選択ピン：制御ピンは、入力ピン信号を選択するために使用されます。マルチプレクサの制御ピンの数は、入力ピンの数によって異なります。たとえば、4入力マルチプレクサには2つの信号ピンがあります。
目的を理解するために、上に示した4入力マルチプレクサについて考えてみましょう。2つの制御信号があり、使用可能な4つの入力ラインの1つを選択できます。以下の真理値表は、必要な入力ピンを選択するための制御ピン（S0およびS1）のステータスを示しています。
マルチプレクサの基本を理解したので、アプリケーション回路で最も一般的に使用される2入力マルチプレクサと4入力マルチプレクサを見てみましょう。
2入力マルチプレクサ：
2入力マルチプレクサの名前が示すように、2つの入力ラインと1つの出力ラインがあります。また、使用可能な2つの入力ピンから選択するための制御ピンは1つだけです。2：1マルチプレクサのグラフィック表現を以下に示します。
ここで、入力ピンはD0およびD1と名付けられ、出力ピンはoutと名付けられています。ユーザーは、制御ピンS0を使用して、D0またはD1のいずれかの入力を選択できます。S0がローに保たれている場合（ロジック0）、入力D0は出力ピンに反射され、入力S0がハイに保たれている場合（ロジック1）、入力D1は出力ピンに反射されます。同じことを表す真理値表を以下に示します。
上の表からわかるように、制御信号S0が0の場合、出力はD0の信号値（青で強調表示）を反映し、同様に制御信号S0が1の場合、出力はD1の信号値（赤で強調表示）を反映します。 ）。パッケージから直接マルチプレクサとして機能する専用ICパッケージはほとんどありませんが、組み合わせロジックの設計を理解しようとしているので、ロジックゲートを使用して上記の2入力マルチプレクサを構築しましょう。同じものの論理回路図を以下に示します。
論理図はNANDゲートのみを利用しているため、パフォーマンスボードやブレッドボードに簡単に作成できます。論理図のブール式は、次の式で与えることができます。
アウト= S 0 '.D 0 '.D 1 + S 0 '.D 0.D 1 + S 0.D 0.D 1 ' + S 0.D 0.D 1
一般的な用語をキャンセルすることで、このブール式をさらに単純化できるため、論理図ははるかに単純で簡単に作成できます。簡略化されたブール式を以下に示します。
アウト= S 0」.D 0 + S 0.D 1
高次マルチプレクサ（4：1マルチプレクサ）：
2：1マルチプレクサの動作を理解すれば、4：1マルチプレクサも簡単に理解できるはずです。4つの入力ピンと1つの出力ピンがあり、2つの制御ラインがあります。これらの2つの制御ラインは、4つの異なる組み合わせ論理信号を形成でき、信号ごとに1つの特定の入力が選択されます。
マルチプレクサの制御ラインの数は、次の式を使用して求めることができます。
2制御ラインの数=入力ラインの数
したがって、たとえば、2 1 = 2であるため2 ：1マルチプレクサには1つの制御ラインがあり、2 2 = 4であるため4：1マルチプレクサには2つの制御ラインがあります。同様に、より高次のマルチプレクサについて計算できます。
また、2：1および4：1 MUXなどの低次マルチプレクサと組み合わせて、8：1マルチプレクサなどの高次MUXを形成することも一般的です。ここで、たとえば、2：1マルチプレクサを使用して4：1マルチプレクサを実装してみましょう。2：1 MUXを使用して4：1 MUXを構築するには、3つの2：1MUXを組み合わせる必要があります。
最終結果は、4つの入力ピン、2つの制御/選択ピン、および1つの出力ピンを提供するはずです。最初の2つのMUXを実現するために、並列に接続し、次に示すように、これら2つの出力を3番目のMUXへの入力として供給します。
最初の2つのMUXの制御/選択ラインは互いに接続されて1本のライン（S 0）を形成し、3番目のMUXの制御ラインは2番目の制御/選択信号として使用されます。したがって、最終的に、4つの入力（W0、W1、W2、およびW3）と1つの出力（f）のみを備えたマルチプレクサが得られます。4：1マルチプレクサの真理値表を以下に示します。
上の表からわかるように、制御信号ピン（S0およびS1）に提供される値のセットごとに、出力ピンの入力ピンから異なる出力が得られます。このようにして、MUXを使用して、使用可能な4つの入力ピンから1つを選択して操作できます。通常、これらの制御ピン（S0およびS1）は、デジタル回路を使用して自動的に制御されます。MUXとして機能し、作業を容易にする専用ICがいくつかありますので、それらを見てみましょう。
IC 4052を使用したマルチプレクサの実用的な実装：
私たちが学んだ理論がより理にかなっているように、物事を実際に構築して検証することは常に興味深いことです。それでは、4：1マルチプレクサを構築して、それがどのように機能するかを確認しましょう。ここで使用しているICはMC14052Bで、内部に2つの4：1マルチプレクサがあります。ICのピン配列を以下に示します。
ここで、ピンX0、X1、X2、およびX3は4つの入力ピンであり、ピンXは対応する出力ピンです。制御ピンAとBは、出力ピンへの必要な入力を選択するために使用されます。 Vddピン（ピン16）は+ 5Vの電源電圧に接続する必要があり、VssピンとVeeピンは接地する必要があります。 Veeピンはアクティブローピンであるイネーブル用であるため、このICを有効にするには接地する必要があります。 MC14052はアナログマルチプレクサです。つまり、入力ピンにも可変電圧を供給することができ、出力ピンからも同じことが得られます。以下のGIF画像は、ICが提供された制御信号に基づいて可変入力電圧を出力する方法を示しています。入力ピンの電圧は1.5V、2.7V、3.3V、および4.8Vであり、これらは指定された制御信号に基づいて出力ピンでも取得されます。
この回路をブレッドボード上に組み立てて、機能しているかどうかを確認することもできます。そのために、制御ピンAとBの入力である2つの押しボタンを使用しました。また、一連の分圧器の組み合わせを使用して、ピン12、14、15、11に可変電圧を供給しました。出力ピン13は、導いた。 LEDに供給される可変電圧により、制御信号に基づいて輝度が変化します。一度構築した回路は以下のようになります
回路の完全な動作ビデオもこのページの下部にあります。マルチプレクサの動作を理解し、プロジェクトでそれらを使用する場所を知っていることを願っています。ご意見やご不明な点がございましたら、下のコメント欄にご記入ください。できる限り対応させていただきます。フォーラムを使用して、技術的な疑問を解決し、このコミュニティの他のメンバー間で知識を共有することもできます。