Cap. 7 — Circuitos
Multiplexadores

7.1 / conceito

Conceito

Antes da definição formal, vale observar o comportamento do circuito abaixo, composto por duas portas AND, uma porta OR e um inversor:

Os circuitos multiplexadores são também chamados de seletores de dados. São circuitos lógicos que aceitam vários dados de entrada e selecionam um deles em um determinado instante. Atuam como uma chave digital.

Fig. 7.1 — Circuito multiplexador (visão em chave digital: o código das entradas de seleção determina qual entrada é transmitida para a saída Z)

Analisando um multiplexador com duas entradas de dados — é suficiente uma entrada seletora. A tabela-verdade do circuito:

Por inspeção: quando S=0, a saída é igual a $I_0$; quando S=1, a saída é igual a $I_1$. A tabela pode ser simplificada:

A expressão lógica resultante é:

Similarmente, pode-se projetar um multiplexador de 4 entradas. Utilizando portas lógicas, obtém-se o circuito da figura:

Fig. 7.2 — Multiplexador de 4 entradas, selecionado por S1S0

Generalizando para um multiplexador de 4 entradas, a tabela-verdade simplificada é:

7.2 / ci de multiplexação

Circuito integrado de multiplexação

Fig. 7.3 — CI 74151, multiplexador de 8 entradas

O CI 74151 possui uma entrada de controle enable ($\bar{E}$). A tabela-verdade relativa ao CI:

Além da saída Z, o CI possui uma saída invertida ($\bar{Z}$) do sinal multiplexado.

O datasheet completo do 74151 → apresenta os detalhes elétricos e mecânicos do CI, além das entradas e saída lógicas.

7.3 / aplicações com multiplexadores

Aplicações com multiplexadores

Os multiplexadores podem ser usados em aplicações específicas, como:

• Conversor paralelo-série
• Gerador de funções

7.3.1 Mux como conversor paralelo-série

Fig. 7.4 — Conversor paralelo-série com multiplexador

A conversão pode ser assíncrona (um circuito ou pessoa ativa a sequência manualmente) ou síncrona — operando automaticamente conforme um sinal de clock, alimentando as entradas seletoras por meio de um contador paralelo síncrono.

Fig. 7.5 — Saída de um contador paralelo síncrono

• O sinal de referência é o sinal de clock;
• O sinal A possui metade da frequência do clock;
• O sinal B possui metade da frequência do sinal A.

Esses sinais são gerados por contadores paralelos — produzem os bits simultaneamente, podendo operar em contagem crescente ou decrescente:

A figura ilustra o mux como conversor paralelo-série síncrono, utilizando o sinal de um contador paralelo. O sinal de clock pode alimentar a entrada seletora menos significativa:

Fig. 7.6 — Conversor paralelo-série síncrono

7.3.2 Mux como gerador de funções

Fig. 7.7 — Gerador de funções com multiplexador

A tabela-verdade referente à função obtida pelo circuito:

7.3.3 Implementação prática com o 74HC151

Na prática, o mux de 8 entradas (ex.: 74HC151) implementa diretamente qualquer função de 3 variáveis: basta conectar cada entrada de dados ($I_0$ a $I_7$) a 0 (terra) ou 1 (Vcc, via resistor de pull-up) de acordo com a linha correspondente da tabela-verdade, e ligar as variáveis booleanas A, B, C às entradas seletoras $S_0, S_1, S_2$.

7.4 / demultiplexador

Demultiplexador

Os demultiplexadores realizam a operação inversa do mux.

Fig. 7.8 — Demultiplexador

Algumas operações propiciadas pelo demux são inversas às do multiplexador, como o conversor série-paralelo:

Fig. 7.9 — Conversor série-paralelo com demultiplexador

Assim como no mux, a conversão pode ser assíncrona (sinais de seleção variando manualmente, controlados por um circuito controlador) ou síncrona, com os bits seletores $S_2S_1S_0$ alimentados por um contador paralelo síncrono, referenciado pelo sinal de clock:

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