Entenda os Fundamentos de MUX e DEMUX na Eletrônica Digital

Este tutorial aborda MultiplexadoresCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. (MUX) e Demultiplexadores (DEMUX), componentes essenciais em sistemas de eletrônica digital. Eles permitem, de forma seletiva, direcionar sinais entre diversos pontos de um circuito, otimizando o uso de linhas de transmissão e reduzindo complexidade. A seguir, veremos seus princípios de funcionamento, tabelas de verdade e aplicações práticasÁlgebra Booleana e Lógica Digital: Teoremas de De Morgan: demonstração e aplicação práticaDescubra como os Teoremas de De Morgan simplificam circuitos digitais. Entenda demonstrações, tabelas verdade e aplicações práticas., de maneira clara e direta para quem está construindo uma base sólida em eletrônica digital.

Contexto e Definição🔗

MultiplexadorCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. (MUX)

O multiplexadorCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. é um dispositivo que seleciona um, entre vários sinais de entrada, e conduz esse sinal para a saída. Em outras palavras, o MUX atua como um “roteador digital”, escolhendo qual entrada deve aparecer na saída em determinado instante.

• Um MUXCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. típico é denotado por “N para 1” ou N:1.
• Ele possui N entradas de dados e k linhas de seleção, onde geralmente \( N = 2^k \).
• A saída única transmite o valor de apenas uma das entradas, de acordo com o valor (binárioSistemas de Numeração e Conversão: Binário, Decimal, Octal e HexadecimalAprenda conversões de sistemas numéricos em eletrônica digital. Descubra métodos para converter entre decimal, binário, octal e hexadecimal com exemplos.) aplicado às linhas de seleção.

Demultiplexador (DEMUX)

O demultiplexador faz a operação inversa ao MUXCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação.: recebe um único sinal de entrada e, por meio de suas linhas de seleção, encaminha esse sinal para uma (e somente uma) das várias saídas possíveis.

• Um DEMUX típico é denotado por “1 para N” ou 1:N.
• Ele possui 1 entrada de dados, k linhas de seleção e N saídas, onde \( N = 2^k \).
• Somente uma saída é ativada por vez, encaminhando o sinal de entrada.

Visualizando o Funcionamento🔗

A estrutura genérica de um MUX deposita-se em portas lógicasPortas Lógicas Fundamentais: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR e XNORDescubra as funções das portas lógicas (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) por meio de exemplos e tabelas-verdade para eletrônica digital. que, internamente, realizam a seleção conforme as linhas de seleção (S). Já no DEMUX, o sinal de entrada (In) é replicado em portas que habilitam apenas uma saída de cada vez.

Exemplo de Diagrama MUX 2:1

Neste exemplo, há duas entradas (Input0 e Input1), uma linha de seleção (Selection) e uma saída \( Y \).

• Se Selection = 0, a saída é igual a Input0.
• Se Selection = 1, a saída é igual a Input1.

Exemplo de Diagrama DEMUX 1:2

Com uma entrada (InputPortas e Parâmetros: Passando Informações Entre MódulosAprenda a conectar módulos usando portas e parâmetros em SystemVerilog, garantindo designs flexíveis, modulares e de fácil manutenção.) e duas possíveis saídas (Output0 e Output1), a linha de seleção (Selection) habilita apenas uma das saídas por vez.

Tabelas de Verdade🔗

Tabela de Verdade de um MUX 2:1

Interpretação: Quando S = 0, a saída fica igual a I0; quando S = 1, a saída fica igual a I1.

Tabela de Verdade de um DEMUX 1:2

Interpretação: Quando S = 0, o sinal de entrada (In) aparece apenas em O0; quando S = 1, o sinal aparece apenas em O1.

Aplicações Práticas🔗

1. Economia de linhas de transmissão: Em sistemas com vários sinais, podem-se usar multiplexadoresCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. para compartilhar um único canal físico. Assim, diversos sinais são enviados/recebidos de forma alternada, reduzindo custos e complexidade de cabeamento.

2. Seleção de dados em microcontroladoresMicroprocessadores e Microcontroladores: Diferença entre microprocessador e microcontroladorDescubra as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores, entendendo suas aplicações, custos e consumo de energia em sistemas embarcados.: MUXs são frequentemente usados para escolher qual sensorProcessamento de Sinais Digitais (DSP): Aplicações: áudio, vídeo e sensoresDescubra como o Processamento de Sinais Digitais aprimora áudio, vídeo e sensores com técnicas de compressão, filtragem e cancelamento eficaz. ou periférico está lendo/escrevendo dados em um determinado momento, sem precisar de pinos dedicados para cada sinal.

3. Expansão de sinais: DEMUXs são utilizados quando se deseja direcionar um sinal a múltiplos pontos, ativando apenas uma saída de cada vez (por exemplo, acionar um display ou selecionar um destino específico em um barramento de dadosMicroprocessadores e Microcontroladores: Arquitetura: Von Neumann vs. Harvard (CPU, ALU, barramentos)Descubra os princípios das arquiteturas Von Neumann e Harvard, componentes essenciais como CPU, ALU e barramentos, e suas aplicações em sistemas digitais.).

4. Controle e roteamentoPasso a Passo para o Design de PCBAprenda a projetar, editar e fabricar PCBs com nosso tutorial detalhado, ideal para estudantes, hobbistas e profissionais de eletrônica. em sistemas digitais: Rotas de áudio, vídeo ou dados em sistemas embarcados, especialmente em projetosIntrodução ao SystemVerilog: História e EvoluçãoDescubra a trajetória do SystemVerilog, sua origem a partir do Verilog, e os marcos que transformaram a verificação de hardware na indústria digital. que envolvem IoT e robótica, podem se beneficiar de MUX e DEMUX para orquestrar fluxos de dados.

Exemplo Prático: Selecionando Sinais de Sensores🔗

Imagine que você tem dois sensores (temperatura e umidade), mas apenas um canal de leitura no microcontroladorMicroprocessadores e Microcontroladores: Diferença entre microprocessador e microcontroladorDescubra as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores, entendendo suas aplicações, custos e consumo de energia em sistemas embarcados.. Utilizando um MUX 2:1:

• Conecte o SensorProcessamento de Sinais Digitais (DSP): Aplicações: áudio, vídeo e sensoresDescubra como o Processamento de Sinais Digitais aprimora áudio, vídeo e sensores com técnicas de compressão, filtragem e cancelamento eficaz. de Temperatura em I0.
• Conecte o SensorProcessamento de Sinais Digitais (DSP): Aplicações: áudio, vídeo e sensoresDescubra como o Processamento de Sinais Digitais aprimora áudio, vídeo e sensores com técnicas de compressão, filtragem e cancelamento eficaz. de Umidade em I1.
• A linha de seleção (S) é controlada por um pino digital do microcontroladorMicroprocessadores e Microcontroladores: Diferença entre microprocessador e microcontroladorDescubra as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores, entendendo suas aplicações, custos e consumo de energia em sistemas embarcados..
• A saída do MUX é medida pelo canal de ADC ou entrada digitalIntrodução à Eletrônica Digital: Conceitos Básicos e AplicaçõesDescubra os conceitos e aplicações essenciais da Eletrônica Digital, do funcionamento de sinais binários aos transistores, e comece sua jornada tecnológica. (conforme o sensor).

Ao ajustar S = 0, o microcontroladorMicroprocessadores e Microcontroladores: Diferença entre microprocessador e microcontroladorDescubra as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores, entendendo suas aplicações, custos e consumo de energia em sistemas embarcados. “enxerga” o valor da temperatura; com S = 1, ele lê a umidade. Dessa forma, dois sinais ocupam apenas uma linha de leitura no microcontroladorMicroprocessadores e Microcontroladores: Diferença entre microprocessador e microcontroladorDescubra as principais diferenças entre microprocessadores e microcontroladores, entendendo suas aplicações, custos e consumo de energia em sistemas embarcados..

Conclusão🔗

Os multiplexadoresCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. e demultiplexadores são essenciais na seleção e distribuiçãoConstraints Avançados: Resolvendo Cenários Complexos de TesteNeste tutorial, aprenda a aplicar técnicas avançadas de constraints em SystemVerilog, otimizando a criação de testes dinâmicos e realistas para hardware. de sinais em sistemas digitais. Compreender seu funcionamento, tabela de verdade e aplicações práticasÁlgebra Booleana e Lógica Digital: Teoremas de De Morgan: demonstração e aplicação práticaDescubra como os Teoremas de De Morgan simplificam circuitos digitais. Entenda demonstrações, tabelas verdade e aplicações práticas. permite projetar circuitos mais eficientes, especialmente em contextos como microcontroladores, sistemas embarcados, automação e IoT. Você poderá aproveitar ao máximo os recursos de hardware, economizando portas e simplificando roteamento de dados.

Siga em frente aprofundando os conceitos em outros circuitos combinacionais, sempre focando na prática e em modelos de simulação para consolidar o aprendizado. Em conjunto com o design de portas lógicas, somadores e subtratores, o MUX/DEMUX forma a base de sistemas cada vez mais sofisticados na Eletrônica Digital.

Próximos Passos Recomendados

• Explorar codificadoresCodificadores e Decodificadores: Estrutura e FuncionalidadeAprenda os princípios dos codificadores e decodificadores, entendendo suas funções, aplicações e implementações na eletrônica digital com exemplos práticos. e decodificadoresCodificadores e Decodificadores: Estrutura e FuncionalidadeAprenda os princípios dos codificadores e decodificadores, entendendo suas funções, aplicações e implementações na eletrônica digital com exemplos práticos., que convertem dados de um formato ou quantidade de linhas para outro.
• Investigar comparadores de magnitudeCircuitos Combinacionais: Comparadores de magnitude e unidades lógicas/aritméticas (ALUs) básicasExplore o funcionamento dos comparadores de magnitude e ALUs, componentes essenciais em circuitos combinacionais. Descubra suas aplicações em sistemas digitais e outras unidades aritméticas, solidificando a base para seguir para circuitos sequenciais (Flip-Flops, registradoresContadores e Registradores: organização e aplicação em sistemas digitaisDescubra como contadores e registradores são essenciais na organização e manipulação de dados em circuitos digitais, fundamentais para a computação moderna. e contadores).

Este tutorial encerra a apresentação de MUXCircuitos Combinacionais: Somadores, Subtratores e MultiplexadoresExplore as funções essenciais dos circuitos combinacionais, abrangendo somadores, subtratores e multiplexadores, e aprenda seus princípios de operação. e DEMUX, importantes blocos para a seleção de dados. Continue praticando e testando em softwares de simulaçãoSimulação e Depuração: Ferramentas e Dicas PráticasAprenda técnicas de simulação e depuração em SystemVerilog, utilizando ferramentas, waveforms, asserts e logs para garantir designs confiáveis. ou em protoboardsProtoboardDescubra como montar circuitos usando uma protoboard. Tutorial simples e direto, ideal para estudantes de eletrônica digital sem experiência prévia. para ganhar domínio e segurançaEscolha e Dimensionamento de Baterias para Projetos PortáteisDescubra como escolher e dimensionar baterias para projetos portáteis com segurança, autonomia e eficiência, através de passos práticos e dicas essenciais. na manipulação desses circuitos.