Multiplexer dan Demultiplexer

Multiplexer adalah fungsi di mana salah satu dari beberapa sinyal input dikirim ke saluran output tunggal, sedangkan dalam demultiplexer sinyal input tunggal disampaikan ke salah satu dari beberapa saluran output. Perangkat yang mengimplementasikan kedua fungsi ini disebut multiplexer (mux) dan demultiplexer (demux). Keduanya memiliki banyak manfaat dalam dunia elektronik, telekomunikasi dan sistem pemrosesan sinyal, seperti proses konversi sistem analog ke digital.

Multiplexer dan demultiplexer merupakan dua fungsi dasar dalam sistem digital. Keduanya digunakan dalam beberapa aplikasi, misalnya dalam perangkat komunikasi, unit logika aritmatika dan secara umum, dalam aplikasi yang melibatkan pembagian saluran / alokasi kanal.

Multiplexer dan demultiplexer berfungsi dalam berbagai aplikasi dimana perangkat atau sistem membutuhkan media transmisi. Sebagai contoh sistem TV kabel / digital, beberapa saluran TV diterima di rumah melalui media transmisi bersama. Demikian pula dalam jaringan komputer, banyak komputer perlu mengakses printer umum atau perangkat keras bersama lainnya. Dalam hal lain, PC atau mikrokontroler dapat memperoleh data yang dikumpulkan dari banyak sensor melalui ADC tunggal.

Multiplexer dan demultiplexer biasanya digunakan untuk berbagi sumber daya. Multiplexer akan melakukan routing data dari banyak sumber ke satu tujuan. Sedangkan demultiplexer mendistribusikan kembali data dari satu sumber ke banyak tujuan.

Dalam tulisan ini kita akan belajar tentang arsitektur dasar multiplexer dan demultiplexer serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

Kita mulai dari prinsip multiplexer dan demultiplexer. Sebagai contoh, diberikan suatu sistem dengan n-input. Multiplexer berarti berbagi, hal itu berarti banyak berbanding satu (n:1). Multiplexer (MUX) sendiri merupakan perangkat (media) yang memungkinkan untuk mengkonversi informasi digital dari beberapa input kedalam satu outuput untuk ditransmisikan pada gambar.

Terlihat pada  gambar 1, beberapa data input (n inputs) yang melewati multiplexer ditransmisikan melalui satu kanal ke tujuan bersama (n outputs). Demultiplexer menerima data dan mendistribusikannya kembali ke n output. Dari sekian banyak Jalur data yang digunakan hanya satu harus menggunakan operasi multiplexer, sedangkan operasi satu ke banyak output menggunakan demultiplexer. Singkatnya, multiplexer dan demultiplexer adalah sirkuit kombinasional yang dirancang untuk menyediakan pembagian sumber daya.

Multiplexer

Multiplexer artinya banyak berbanding satu. Multiplexer (MUX) merupakan kombinasi sirkuit yang sering digunakan ketika informasi dari banyak sumber harus ditransmisikan kedalam satu media dengan tujuan efektifitas.

Multiplexer dapat dianggap sebagai multiposisi seperti sakelar putar. Posisi sakelar dikendalikan oleh garis pemilih (garis yang menunjuk ke arah input). Input yang dipilih memutuskan mana yang terhubung ke output.

Dasar operasi fungsi multiplexer dikendalikan oleh garis pemilih yang merutekan ke salah satu dari sekian banyak sinyal input ke output. Berikut merupakan simbol logika multiplexer yang umum digunakan dalam sistem digital.

Multiplexer juga disebut sebagai data selector atau router karena menerima beberapa input data dan memungkinkan hanya satu yang sampai pada output. Pada dasarnya multiplexer memiliki n input dan jalur output tunggal.

Jenis Multiplexer

Beberapa contoh jenis multiplexer diantaranya multiplexer 2 to 1, multiplexer 4 to 1, multiplexer 8 to 1 dan multiplexer 16 to 1.

Dari multiplexer 2 to 1 dapat kita kembangkan menjadi multiplexer 8 to 1 dan multiplexer 16 to 1 seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas. Sebagai contoh multiplexer 8 to 1 dengan 8 input D0, D1 hingga D7, dengan 3 jalur penentu output S0, S1, S2 dan Y sebagai output tunggal. Demikian pula, multiplexer 16 ke 1 memiliki 16 input D0, D1 hingga D15, dengan 4 input kontrol S0, S1, S2 dan S3 dan Y sebagai output.

Multiplexer 2 to 1

Gambar diatas menunjukkan simbol, tabel fungsi dan tabel kebenaran multiplexer 2 to 1. Dalam multiplexer 2 to 1, D0 dan D1 adalah input data, S0 merupakan jalur kontrol/penentu dan Y adalah output. Dalam tabel fungsi. Ketika S0 = 0 maka D0 akan muncul pada output Y dan ketika S0 = 1, output Y menerima data D1. Pada tabel kebenaran S0, D1, D0 merupakan input dan Y adalah output. Pada kondisi S0 = 0 memiliki 4 kemungkinan kombinasi input yaitu 00, 01, 10 dan 11. Dapat kita lihat bahwa Y (output) selalu mengikuti D0. Pada S0 = 1 memiliki 4 kemungkinan serupa untuk input yakni 00, 01, 10 dan 11. Dapat kita lihat pula bahwa Y selalu mengikuti D1. Peta karnaugh 2 to 1 multiplexer terdiri dari tiga variabel. Perhatikan dua baris S0 dan 4 kolom untuk data D1 D0. Memetakan tabel kebenaran ke dalam k-map dapat kita selesaikan dengan menulis ‘1’ untuk yang sesuai minterm seperti pada gambar berikut.

Pasangan pertama kita bisa hilangkan D1, Sehingga menjadi S0’ D0. Dengan demikian pasangan ini berkontribusi Jadi di output. Demikian pula, pada kelompok kedua D0 akan sehingga didapatkan S0 D1 sebagai suku kedua ekspresi boolean. multiplexer 2 to 1 dapat diimplementasikan menggunakan dua gerbang AND dan satu OR.

Multiplexer 4 to 1

Jenis multiplexer kedua adalah multiplexer 4 to 1. Multiplexer ini memiliki 4 input yaitu D0, D1, D2, D3 dan output tunggal Y. Dari 4 data input terdapat dua jalur kontrol/penentu S0 sebagai LSB dan S1 sebagai MSB. 2 input control menyediakan 4 kombinasi input untuk memilih data input yang tepat untuk output Y.

Pada multiplexer 4 to 1 menggunakan tipe biner dua bit pada input kontrol (S1 S0) yang memungkinkan data yang dipilih (dari input D0, D1, D2, D3) untuk lolos ke output.

Output Y menerima D0 hanya ketika S1 = 0 dan S0 = 0. Demikian pula, output Y hanya menerima D1 bila S1 S0 = 01. Output Y menerima D2 hanya ketika S1 S0 = 10. Output Y hanya menerima D3 bila S1 S0 = 11.

Berdasarkan tabel fungsi, Ekspresi Boolean dapat ditulis dalam bentuk SOP. Dengan mengacu pada ekspresi Boolean, memungkinkan untuk menggambar rangkaian logika yang terdiri dari gerbang OR dengan 4 input. Setiap istilah produk diwakili oleh tiga input gerbang AND. Salah satu input dari gerbang AND adalah input data masing-masing. Jalur kontrol S1 dan S0 bersama dengan inverter menyediakan input. Gambar diatas menunjukkan diagram logika multiplexer 4 to 1. Input data dan jalur kontrol terhubung ke gerbang AND untuk menghasilkan output yang diinginkan.

Gerbang AND pertama menerima D0, S1' dan S0' sebagai input. Demikian pula gerbang AND lainnya menerima input yang sesuai dengan kombinasi produk. Karena data dapat dipilih dari salah satu jalur input, multiplexer juga dikenal sebagai data pemilih. Dengan cara ini dimungkinkan untuk membangun multiplexer 8 to 1 dan multiplexer 16 to 1.

Multiplexer ICs

Dari sisi komersial, multiplexer tersedia dalam bentuk MSI-IC. Tabel ini menunjukkan nomor IC multiplexer untuk kategori logika TTL. Selain itu, IC Multiplexer CMOS juga populer di kalangan perancang sistem digital karena hemat konsumsi daya. Gambar berikut menunjukkan daftar beberapa IC multiplexer CMOS.

Dalam beberapa kondisi, input aktif ditambahkan ke dalam rangkaian multiplexer. Multiplexer akan mengaktifkan atau beroperasi hanya ketika input enable aktif. Sedangkan ketika E = 0, fungsi multiplexer dinonaktifkan. Untuk mengaktifkan multiplexer, enable (E) harus bernilai  ‘1’.

Penerapan Multiplexer

Multiplexer merupakan sirkuit kombinasional yang mentransfer data dari banyak sumber (input) kedalam output tunggal di bawah kendali jalur pilih data. Multiplexer memiliki banyak aplikasi langsung mulai dari data rute, pembagian waktu, fungsi generator, konversi parallel ke serial dll. Sebuah multiplexer dapat menggantikan beberapa IC gerbang logika, menghemat area PCB, interkoneksi, desain dan biaya. Berikut merupakan aplikasi multiplexer yang populer digunakan :

1. Perutean data
2. Bussing data
3. Ganti pengaturan komparator
4. Fungsi generator
5. Konverter paralel ke serial
6. Distribusi sinyal TV digital
7. Jaringan telepon
8. Sharing printer / sumber daya

Kesimpulan

Multiplexer adalah rangkaian logika yang merutekan data dari banyak input ke output tunggal. Beberapa jenis rangkaian multiplexer diantaranya multiplexer 2 to 1, multiplexer 4 to 1, multiplexer 8 to 1 dan multiplexer 16 to 1. Rangkaian multiplexer memiliki beberapa input (2^m), m jalur kontrol dan input tunggal.

Beberapa kegunaan rangkaian multiplexer diantaranaya untuk aplikasi data rute, pembagian waktu, fungsi generator dan konversi parallel ke serial

Demultiplexer

Demultiplexer memiliki satu jalur input dan banyak output. Demultiplexer dapat divisualisasikan sebagai sakelar terbalik multi-posisi. Jalur yang dipilih akan mengizinkan data input dari jalur tunggal untuk dialihkan ke jalur apa saja dari salah satu banyak jalur output.

Demultiplexer berarti satu menjadi banyak. Demultiplexer merupakan kebalikan dari operasi multiplexer. Di dengan kata lain, demultiplexer mengambil satu sumber input data dan mendistribusikannya secara selektif ke 1 dari N jalur keluaran seperti halnya saklar multi-posisi.

Rangkaian demultiplexer juga memiliki jalur kontrol “m” yang berfungsi untuk memilih output yang diinginkan. Rumus yang dapat digunakan untuk mengetahui jumlah jalur kontrol m untuk output n adalah:

2^m = n

Rangkaian demultiplexer akan mengambil data dari jalur input dan mendistribusikan ke jalur output 2^m (n), sehingga sering disebut sebagai konverter 1 to 2^m. Terdapat empat jenis demultiplexer yakni: demultiplexer 1 to 2, demultiplexer 1 to 4, demultiplexer 1 to 8 dan demultiplexer 1 to 16.

Jenis Demultiplexer

Beberapa contoh jenis demultiplexer diantaranya demultiplexer 1 to 2, demultiplexer 1 to 4, demultiplexer 1 to 8 dan demultiplexer 1 to 16.

Demultiplexer 1 to 2

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, dalam demultiplexer 1 to 2, pada kondisi S0 = 0 output Y0 akan diterima dari demultiplexer yang menerima input data. Demikian pula ketika S0 bernilai '1', output Y1 dari demultiplexer yang menerima input data. Jadi jalur kontrol akan memilih output yang diinginkan untuk mengirim (transfer) atau mendistribusikan input data. Oleh karena itu, demultiplexer juga dikenal sebagai distributor data.

Untuk mendistribusikan data input D ke Y0, jalur control S0 harus bernilai 0, sehingga Y1 akan menerima data masukan D saat bernilai 1. Ekspresi boolean untuk output rangkaian demultiplexer 1 to 2 adalah

Implementasi demultiplexer 1 to 2 membutuhkan input 2 gerbang AND dan gerbang NOT sebagai inverter.

Demultiplexer 1 to 4

Gambar diatas menunjukkan simbol logika dan tabel kebenaran demultiplexer 1 to 4. Pada demultiplexer 1 to 4, data input dapat didistribusikan ke salah satu dari 4 output. Pemilihan output diputuskan oleh term biner yang diterapkan pada baris terpilih. Pada kondisi S1 S0 = 00, output Y0 demultiplexer akan menerima data input. Sedangkan ketika S1 S0 = 01, output Y1 yang akan menerima data input. Pada saat S1 S0 = 10, data input didistribusikan ke Y2 dan ketika S1 S0 = 11, output Y3 yang akan menerima input data.

Ekspresi Boolean untuk output 1 to 4 demultiplexer adalah:

Demultiplexer yang memiliki 2 selector akan memiliki 4 output. Implementasi demultiplexer 1 to 4 membutuhkan empat 3 input gerbang AND dan dua gerbang NOT yang sebagai inverter.

Demultiplexer ICs

Jika dilihat dari dunia komersial, rangkaian demultiplexer akan tersedia dalam format MSI-IC. Berikut merupakan tabel nomor IC demultiplexer untuk kategori logika TTL.

Penerapan Demultiplexers

Rangkaian demultiplexer merupakan perangkat kombinasional yang dikendalikan oleh jalur kontrol yang merutekan input data ke salah satu dari beberapa output demultiplexer. Rangkaian demultiplexer banyak digunakan dalam kegiatan sehari-hari. Berikut ini merupakan aplikasi demultiplexer yang populer diantaranya :

1. Demultiplexer data
2. Demultiplexer waktu
3. Operasi memori penyimpanan
4. Generator jam
5. Pembuatan fungsi
6. konversi pengkodean (dekoder)
7. Konverter serial ke parallel

Kesimpulan

Demultiplexer adalah rangkaian logika yang merutekan data dari input tunggal ke banyak keluaran (output). Beberapa jenis rangkaian demultiplexer diantaranya demultiplexer 1 to 2, demultiplexer 1 to 4, demultiplexer 1 to 8 dan demultiplexer 1 to 16 demultiplexer bentuk LSI. Rangkaian demultiplexer memiliki input tunggal, m jalur kontrol dan output 2^m.

Dalam operasi demultiplexer akan mengambil data dari satu jalur input dan mendistribusikan ke salah satu dari banyak jalur output di bawah kendali jalur kontrol m.

Berbagi :