Mux E Demux

Como funcionam os multiplexadores/demultiplexadores digitais 4051/4052/4053 (ART370)

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Chaves que controlam sinais analógicos a partir de comandos digitais, totalmente de estado sólido, podem ser utilizadas numa infinidade de projetos. Os três componentes que descrevemos neste artigo são muito versáteis, fáceis de obter e podem ser usados numa ampla gama de aplicações, mas para isso é preciso conhecer seu princípio de funcionamento e suas características. A finalidade deste artigo, que o leitor deve guardar com carinho para consulta, é justamente esta.

Descrevemos neste artigo três circuitos integrados CMOS que contém multiplexadores e demultiplexadores com as seguintes características:

4051 - um multiplexador/demultiplexador de 8 canais

4052 - dois multiplexadores/demultiplexadores de 4 canais

4053 - três multiplexadores/demultiplexadores de 2 canais

Os invólucros destes três componentes são mostrados na figura 1.

Pinagens do 4051 / 4052 / 4053.

Pinagens do 4051 / 4052 / 4053.

Conforme o fabricante, estes componentes podem ter algumas letras iniciais que o identificam, como por exemplo "MC" para a Motorola que os apresenta como MC14051, MC14052, MC14053, ou ainda "CD" para a National e SD para a SID Microeletrônica.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Vamos supor que tenhamos um multiplexador/demultiplexador de 4 canais, conforme representado na figura 2.

Circuito equivalente a um MUX / DEMUX.

Circuito equivalente a um MUX / DEMUX.

Como este circuito funciona nos dois sentidos, será interessante separar os modos de operação.

Assim, quando ele está funcionando como um multiplexador, temos 4 entradas e uma saída. Temos também entradas de controle digital, conforme mostra a figura 3.

Funcionamento como MUX.

Funcionamento como MUX.

Nas entradas podemos sinais analógicos de baixa intensidade como por exemplo de um pré-amplificador de áudio.

Os níveis digitais aplicados nas entradas de controle vao determinar qual será a entrada que vai ser conectada à saída.

Por exemplo, se a entrada de controle for 011, o que em binário indica "3" os sinais da terceira entrada passarão para a saída encontrando um percurso de baixa resistência.

As demais entradas estarão desligadas.

Para uma resistência de carga da ordem de 10 k?, a resistência apresentada pelas chaves ligadas, ou seja, pela conexão da entrada selecionada com a saída será da ordem de 120 ?.

Esta resistência varia tanto com a resistência de carga como com a tensão de alimentação.

Na operação inversa, temos uma entrada e quatro saídas, conforme mostra a figura 4.

Funcionamento como DEMUX.

Funcionamento como DEMUX.

Os níveis lógicos aplicados nas entradas de controle (A,B e C) vão determinar para qual saída vai ser enviado o sinal presente na entrada. Em outras palavras, o circuito funciona como um "distribuidor" de sinais.

Dentre as aplicações possíveis para este circuito podemos indicar um mixer-digital em que um sequencial muito rápido, operando em torno de 100 kHz seria usado para selecionar as entradas que apareceriam na saída em amostragens, conforme mostra a figura 5.

Sugestão para um mixer digital.

Sugestão para um mixer digital.

Um circuito de duas entradas e uma saída também poderia ser usado para a multiplexação dos sinais de áudio de um amplificador estéreo para que eles fossem aplicados num transmissor de FM.

Inversamente, pode-se usar os componentes como demultiplexadores (DEMUX) para dirigir sinais de uma fonte a amplificadores determinados num sistema de som.

CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS

Para operar com sinais digitais os circuitos analisados precisam de fonte simétrica.

A tensão de alimentação pode variar entre +5 e +15V para fonte não simétrica e deve ficar na faixa de -5 a +5V para operação com sinais analógicos.

Temos então as seguintes características a destacar: