Коммутатор это микросхема, позволяющая переключать различные сигналы между своими входами и выходами. Для цифровых сигналалов коммутаторы часто называют мультиплексорами и демультиплексорами. Мультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать несколько входов к одному выходу. Демультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать один вход к нескольким выходам. В простейшем случае такую коммутацию можно осуществить при помощи механических ключей:
Рисунок 1. Коммутатор, собранный на механических ключах
Такой коммутатор одинаково хорошо будет работать как с аналоговыми, так и с цифровыми сигналами. Однако скорость работы механических ключей оставляет желать лучшего, да и управлять ключами часто требуется автоматически при помощи какой-либо схемы.
В цифровых схемах управлять ключами удобнее всего при помощи логических уровней. То есть нужно подобрать устройство, которое могло бы выполнять функции электронного ключа с электронным управлением цифровым сигналом.
Особенности построения электронных коммутаторов на ТТЛ элементах
Попробуем заставить работать в качестве электронного ключа уже знакомые нам логические элементы. Рассмотрим таблицу истинности логического элемента "2И". При этом один из входов логического элемента "2И" будем рассматривать как информационный вход электронного ключа, а другой вход — как управляющий. Так как оба входа логического элемента "2И" эквивалентны, то не важно какой из них будет управляющим входом.
Пусть вход X будет управляющим, а Y — информационным. Для простоты рассуждений, разделим таблицу истинности логического элемента "И" на две части в зависимости от уровня логического сигнала на управляющем входе X.
По таблице истинности отчетливо видно, что пока на управляющий вход X подан нулевой логический уровень, сигнал,
поданный на
Это означает, что логический элемент "2И" можно использовать в качестве электронного ключа. При этом не важно какой из входов элемента "2И" будет использоваться в качестве управляющего входа, а какой — в качестве информационного. Остается только объединить выходы элементов "2И" в один выход. Это делается при помощи логического элемента "ИЛИ" точно так же как и при построении схемы по произвольной таблице истинности. Получившийся вариант схемы коммутатора с управлением логическими уровнями приведен на рисунке 2.
Рисунок 2. Принципиальная схема электронного коммутатора, выполненая на логических элементах
В схемах, приведенных на рисунках 1 и 2, можно одновременно включать несколько входов на один выход. Однако обычно это приводит к непредсказуемым последствиям. Кроме того, для управления таким коммутатором требуется много входов, поэтому в состав принципиальной схемы электронного коммутатора обычно включают двоичный дешифратор, как показано на рисунке 3. Это позволяет управлять переключением информационных входов при помощи двоичных кодов, подаваемых на управляющие входы. Количество информационных входов в таких схемах выбирают кратным степени числа два.
Рисунок 3. Принципиальная схема электронного коммутатора, управляемого двоичным кодом
Условно графическое обозначение четырёхвходового электронного коммутатора с двоичным управлением приведено на рисунке 4. Входы A0 и A1 являются управляющими входами электронного коммутатора, определяющими адрес входного сигнала, который будет подключен к выходу коммутатора Y. Сами входные сигналы обозначены как X0, X1, X2 и X3.
Рисунок 4. Условно графическое обозначение четырёхвходового электронного коммутатора
В условно-графическом обозначении названия информационных входов A, B, C и D заменены названиями X0, X1, X2 и X3, а название выхода Out заменено на название Y. Такое название входов и выходов более распространено в отечественной литературе. Адресные входы обозначены как A0 и A1.
