Multiplexer (बहु‑प्रवेश चयनकर्ता) की पूरी समझ: सिद्धांत, प्रकार और Logisim में कार्यान्वयन

मल्टीप्लेक्सर क्या है

• मल्टीप्लेक्सर एक ऐसा लॉजिक सर्किट है जिसके कई इनपुट होते हैं और एक (या अधिक) आउटपुट।
• चयन (सेलेक्शन) को नियंत्रित करने के लिये कंट्रोल लाइन्स (सेलेक्ट लाइन्स) का प्रयोग किया जाता है।
• इनपुट में से केवल एक ही समय में आउटपुट पर दिखाया जाता है।

2‑to‑1 मल्टीप्लेक्सर का उदाहरण

• चार इनपुट (A, B, C, D) और एक आउटपुट Q वाला सर्किट दिखाया गया।
• उदाहरण: A=1, B=1, C=0, D=1 होने पर यदि कंट्रोल लाइन्स दोनों 0 हों तो पहला इनपुट (A) आउटपुट पर दिखेगा।
• कंट्रोल लाइन्स के विभिन्न संयोजन (00, 01, 10, 11) क्रमशः A, B, C, D को चयनित करते हैं।

नियंत्रण रेखाएँ (सेलेक्ट लाइन्स) का कार्य

• दो कंट्रोल लाइन्स के साथ 4‑to‑1, तीन कंट्रोल लाइन्स के साथ 8‑to‑1, और चार कंट्रोल लाइन्स के साथ 16‑to‑1 मल्टीप्लेक्सर बनाया जा सकता है।
• कंट्रोल लाइन्स पर लागू बाइनरी वैल्यू यह तय करती है कि कौन‑सा इनपुट आउटपुट पर प्रदर्शित होगा।

4‑to‑1, 8‑to‑1, 16‑to‑1 मल्टीप्लेक्सर

• 4‑to‑1: दो कंट्रोल लाइन्स (A, B) और चार डेटा इनपुट (D0‑D3)।
• 8‑to‑1: तीन कंट्रोल लाइन्स (A, B, C) और आठ डेटा इनपुट (D0‑D7)।
• 16‑to‑1: चार कंट्रोल लाइन्स (A, B, C, D) और सोलह डेटा इनपुट (E0‑E15)।
• प्रत्येक प्रकार में आउटपुट के साथ एक कम्प्लीमेंट आउटपुट (नॉट) भी उपलब्ध होता है, जिसे ग्राउंड के साथ नॉट गेट जोड़कर प्राप्त किया जाता है।

IC 74151 (8‑to‑1) और 74150 (16‑to‑1) का उपयोग

• 74151: 8‑to‑1 मल्टीप्लेक्सर IC, पिन‑16 पर कंट्रोल (C) सिग्नल, पिन‑15 पर ग्राउंड, पिन‑14 पर नॉट (COMPLEMENT) आदि।
• 74150: 16‑to‑1 मल्टीप्लेक्सर IC, चार कंट्रोल लाइन्स (A‑D) और सोलह डेटा लाइन्स (E0‑E15) के साथ कार्य करता है।
• दोनों IC में डेटा लाइन्स को ग्राउंड (0) या VCC (1) से जोड़कर इच्छित इनपुट चयन किया जाता है।

Logisim (Electronic Workbench) में सर्किट बनाना

1. ऑप्शन मेन्यू से "Multiplexer" चुनें और ड्रैग‑एंड‑ड्रॉप करें।
2. आवश्यक IC (जैसे 74151) को लाइब्रेरी से चुनें।
3. कंट्रोल लाइन्स (A, B, C) को CCC सिग्नल (वोल्टेज) से और ग्राउंड को GND से जोड़ें।
4. डेटा इनपुट (D0‑D7) को VCC या GND से कनेक्ट करें, जिससे चयनित इनपुट हाई या लो हो।
5. आउटपुट (W) और उसके कम्प्लीमेंट (Y) को मॉनिटर या LED से देख सकते हैं।

बूलियन अभिव्यक्ति को मानक रूप (Standard Form) में बदलना

• अभिव्यक्ति में मौजूद सभी वेरिएबल (A, B, C, D) को पहचानें।
• प्रत्येक टर्म को पूर्ण बाइनरी टर्म में विस्तारित करें, जहाँ गायब वेरिएबल को दोनों (0 और 1) के रूप में माना जाता है।
• टेबल बनाकर प्रत्येक इनपुट संयोजन के लिए आउटपुट (F) निर्धारित करें।
• इस टेबल को Logisim में लागू करने के लिये संबंधित डेटा लाइन्स को हाई/लो सेट करें।

टेबल भरना और आउटपुट निर्धारण

• दो‑रो (Row) टेबल में पहले रो में इनपुट कॉम्बिनेशन, दूसरे रो में आउटपुट लिखा जाता है।
• यदि दोनों रो में समान आउटपुट (जैसे 0‑0) हो तो F = 0; यदि 1‑1 हो तो F = 1; यदि 0‑1 हो तो F = D (डेटा इनपुट), यदि 1‑0 हो तो F = D' (कम्प्लीमेंट)।
• इस नियम से पूरी टेबल को भरकर अंतिम सर्किट का लॉजिक प्राप्त किया जाता है।

सामान्य त्रुटियाँ और टिप्स

• कंट्रोल लाइन्स को उल्टा नहीं जोड़ें; गलत क्रम से गलत इनपुट चयन होगा।
• ग्राउंड और VCC को सही पिन पर जोड़ें, नॉट गेट (नट) को सही दिशा में रखें।
• कई कंट्रोल लाइन्स के साथ काम करते समय प्रत्येक लाइन को अलग‑अलग CCC सिग्नल से ड्राइव करें, ताकि सर्किट अधिक रीडेबल रहे।
• बड़े मल्टीप्लेक्सर (16‑to‑1) में सभी डेटा लाइन्स को डिफॉल्ट रूप से ग्राउंड पर रखें और केवल चयनित लाइन्स को हाई करें।

सारांश

• मल्टीप्लेक्सर कई डेटा लाइन्स में से एक को चयनित कंट्रोल लाइन्स के आधार पर आउटपुट पर लाता है।
• 2‑to‑1 से 16‑to‑1 तक विभिन्न आकार उपलब्ध हैं, जिनमें कंट्रोल लाइन्स की संख्या इनपुट की संख्या को निर्धारित करती है (2ⁿ)।
• IC 74151 और 74150 जैसे मानक चिप्स का उपयोग करके हार्डवेयर में आसानी से लागू किया जा सकता है।
• Logisim जैसे सिमुलेशन टूल में सर्किट बनाकर बूलियन अभिव्यक्तियों को सत्य‑टेबल में बदलना और परीक्षण करना सरल हो जाता है।

मल्टीप्लेक्सर डिजिटल सिस्टम में डेटा चयन का मूलभूत उपकरण है; कंट्रोल लाइन्स के सही संयोजन और सत्य‑टेबल की समझ से आप किसी भी आकार के मल्टीप्लेक्सर को सैद्धांतिक रूप से डिजाइन कर सकते हैं और Logisim या वास्तविक IC के माध्यम से आसानी से लागू कर सकते हैं।