数字电子器件中使用 2:1 MUX 的非门

什么是多路复用器?

在数字电子器件中，多路复用器或MUX是一种组合逻辑电路，它接受多个数据输入，但每次只允许其中一个数据输入流过输出线。多路复用器 (MUX) 也称为数据选择器，因为它从多个数据中选择一个。

多路复用器由 2ⁿ 条数据输入线、n 条选择线和 1 条输出线组成。因此，它将 2ⁿ 条输入线转换为 1 条输出线。因此，它也被称为多对一设备。

根据输入线的数量，存在几种类型的多路复用器，例如 2:1 MUX、4:1 MUX、8:1 MUX 等。

因为，本章旨在解释如何使用 2:1 MUX 实现非门。因此，让我们详细讨论一下 2:1 MUX。

2:1 多路复用器 (MUX)

2:1 多路复用器的逻辑框图如图 1 所示。

2:1 MUX 由 2 (2¹) 条数据输入线(由 I₀ 和 I₁ 指定)、1 条选择线(由 S 指定)和 1 条输出线 Y 组成。施加到选择线 S 的逻辑电平 0 或 1 决定了哪些输入数据将通过多路复用器的输出线。

2:1 多路复用器的真值表

2:1 MUX 的操作可以用其真值表如下所示。

从这个真值表中，我们可以得出结论，

• 如果选择线S连接到逻辑电平0，则连接到I₀的数据输入将通过输出线Y。
• 如果选择线S连接到逻辑级别 1，连接到 I₁ 的数据输入将通过输出线 Y。

现在，让我们讨论一下非门。

什么是非门?

非门 是数字电子电路中使用的基本逻辑门。非门具有单个输入和单个输出。非门的输出是其输入的逻辑反转。因此，它也被称为反相器。

非门的标准逻辑符号有一个指向右侧的三角形，其右端有一个圆圈，如图 2 所示。右上角的圆圈称为反转气泡。

非门产生的输出是其输入的补码或反转。例如，如果我们在其输入端给出逻辑 0，它将在输出端提供逻辑 1。同样，当我们在输入端给出逻辑 1 时，它会在输出端产生逻辑 0。

非门的真值表

可以借助下面给出的真值表分析非门对所有可能输入的操作。

从该真值表中，我们可以得出非门的输出方程，即

$$\mathrm{Y\: = \: \bar{A} \: = \: A'}$$

因此，很明显，非门产生的输出与所施加的输入相反。

现在，我们可以讨论使用 2:1 MUX 实现非门，因为我们对 2:1 多路复用器和非门有足够的了解。

使用 2:1 MUX 实现非门

与非门等效的 2:1 多路复用器的功能框图如图 3 所示。

有两个可能的输入，即 0 和 1。我们将 1 应用于输入线 I₀，将 0 应用于输入线 I₁。 NOT 门的输入变量应用于 MUX 的选择线 S。

2:1 MUX 作为 NOT 门的操作可以描述如下 −

• 当选择线的输入为 A = 0 时，多路复用器将把输入线 I₀ 上应用的 1 传输到输出线。
• 当选择线的输入为 A = 1 时，多路复用器将把输入线 I₁ 上应用的 0 传输到输出线。

2:1 MUX 工作 NOT 门的真值表

2:1 MUX 作为 NOT 门工作的真值表如下，

因此，使用 2:1 MUX 的非门输出表达式将是，

$$\mathrm{Y\:=\:\bar{A}\cdot 1 \: + \: A\cdot 0 \: = \: \bar{A}}$$

这样，我们就可以使用 2:1 多路复用器来实现非门操作。