Multiplexer so với Switch: Bạn nên sử dụng cái nào?

Khi các mạng viễn thông cần chia sẻ nguồn tài nguyên kênh vật lý khan hiếm cho nhiều nguồn/phát sóng, họ sử dụng một kỹ thuật đơn giản được gọi là ghép kênh/tách kênh. Đây là một kỹ thuật cơ bản để định tuyến lượng lớn dữ liệu nối tiếp hoặc song song qua một kênh vật lý duy nhất. Các bộ ghép kênh thường được thảo luận trong cùng một bối cảnh với các công tắc, có thể cung cấp cùng một chức năng. Vậy điều gì làm cho những thành phần này khác biệt, và bạn cần thành phần nào cho hệ thống số hoặc tương tự của mình?

Sự khác biệt giữa bộ ghép kênh và công tắc có thể được tìm thấy trong cấu trúc của chúng ở cấp độ IC và các thông số kỹ thuật của chúng. Ngoài ra, có các phương pháp ghép kênh khác nhau cho các ứng dụng khác nhau (không gian, phân chia thời gian, hoặc phân chia tần số/bước sóng), làm cho việc lựa chọn giữa công tắc và bộ ghép kênh trở nên khó hiểu hơn. Dưới đây là một số đặc điểm chức năng và điện tử phân biệt bộ ghép kênh và công tắc và khi nào bạn có thể sử dụng mỗi loại trong ứng dụng của mình.

Bộ ghép kênh so với Công tắc

Sự khác biệt giữa những thành phần này có thể gây nhầm lẫn, và việc sơ đồ chức năng cho một bộ ghép kênh thường được miêu tả như một công tắc không giúp ích gì. Điều này ngụ ý rằng chúng cơ bản là các công tắc cơ khí, nhưng chắc chắn không phải trường hợp với các bộ ghép kênh và công tắc hiện đại. Ngoại lệ duy nhất là các công tắc được xây dựng như hệ thống vi cơ điện tử (MEMS), thực sự có một yếu tố chuyển mạch cơ khí nhỏ.

Ngoài điểm này về MEMS, hầu hết công tắc và bộ ghép kênh đều được xây dựng sử dụng FETs và một số mạch hỗ trợ và được kích hoạt bằng một tín hiệu điều khiển, thay vì bằng tay người dùng. Cả hai loại thành phần đều có sẵn dưới dạng IC chân rời hoặc SMD trong các gói tiêu chuẩn, vì vậy các nhà thiết kế có quyền truy cập vào một loạt các công tắc và bộ ghép kênh cho các ứng dụng khác nhau. Ngoại lệ duy nhất là cho các ứng dụng công suất cao, nơi chuyển mạch điện có thể được sử dụng với các transistor công suất cao thay vì chuyển mạch cơ khí để phân phối điện.

Để hiểu thêm về sự khác biệt giữa những thành phần này, hãy cùng nhìn sâu hơn vào cách chúng hoạt động và các thông số kỹ thuật của chúng:

Tương tự so với Số

Cả hai loại thành phần đều có trong các dạng tương tự hoặc số. Một công tắc tương tự có thể truyền cả tín hiệu tương tự và số, nhưng công tắc số chỉ truyền các mức logic số. Ý tưởng tương tự áp dụng cho bộ ghép kênh, nhưng định nghĩa của một bộ ghép kênh là rộng; bộ ghép kênh cũng có thể là tương tự với một số băng thông xác định, trong khi bộ ghép kênh số được xây dựng hoàn toàn từ mạch logic số và cũng chỉ truyền các trạng thái logic.

Lựa chọn Tín hiệu

Cách tốt nhất để mô tả vai trò của một bộ ghép kênh là về lựa chọn tín hiệu. Một bộ ghép kênh không nhất thiết phải cô lập phần hệ thống phía trên và phía dưới, nhưng điện trở trạng thái bật cao hơn của nó có nghĩa là trở kháng đầu vào được thấy bởi thành phần điều khiển ít phụ thuộc vào trở kháng đầu vào của thành phần tải. Ngược lại, một công tắc có xu hướng có điện trở trạng thái bật thấp hơn nhiều (thấp đến 1 Ohm) và dung kháng ở tần số tương đối thấp.

Thông số kỹ thuật

Dưới đây là một số thông số kỹ thuật quan trọng chung cho công tắc và bộ ghép kênh:

• Thời gian chuyển mạch. Điều này cho bạn biết thời gian cần thiết để linh kiện chuyển đổi giữa các kênh khác nhau. Lý tưởng nhất, thời gian chuyển mạch nên nhỏ hơn nhiều so với thời gian tăng tín hiệu (đối với tín hiệu số).

• Tốc độ chuyển mạch và thời gian ổn định. Khi một kênh trong những linh kiện này được kích hoạt, có một thời gian chuyển mạch cụ thể trong quá trình chuyển đổi sang mức tín hiệu toàn phần (được đo là 10%-90% đối với tín hiệu số). Sau khi chuyển mạch, đầu ra cần một thời gian để ổn định về mức tín hiệu nhìn thấy ở đầu vào. Điều này có thể dài hơn 10 lần so với thời gian chuyển mạch hoặc thời gian tăng.

• Băng thông. Băng thông của một công tắc hoặc bộ đa hợp là điểm -3 dB trong hàm chuyển đổi của kênh. Điều này được thiết lập bởi dung lượng đầu vào nội bộ và điện trở trạng thái bật.

• Định hướng. Công tắc là hai chiều, trong khi bộ đa hợp là một chiều. Lưu ý rằng một số bộ đa hợp mới có cùng cấu trúc như công tắc analog, và chúng có thể được sử dụng như bộ đa hợp hai chiều.

• Rò rỉ kênh. Các linh kiện với điện trở kênh trạng thái bật thấp có xu hướng có dòng rò rỉ kênh cao hơn.

• Số lượng kênh. Một công tắc/bộ đa hợp sẽ có một số lượng kênh (tỷ lệ N:1), nơi N kênh đầu vào được định tuyến vào một kênh duy nhất. Lưu ý rằng một công tắc có thể được thực hiện với tỷ lệ 1:N nhờ vào tính hai chiều của nó, nhưng điều này không đúng với bộ đa hợp.

• Quy trình. Công tắc và bộ đa hợp CMOS chậm hơn nhiều so với các linh kiện được sản xuất bằng quy trình bipolar. Vì lý do này, các công tắc nhanh nhất sử dụng quy trình FET để phù hợp với các ứng dụng tốc độ dữ liệu cao.

Một số công tắc hoặc bộ đa hợp có thể được kết nối theo cấu trúc lồng nhau, ví dụ, nơi nhiều bộ đa hợp N:1 được kết nối vào một bộ đa hợp N:1 khác. Một ví dụ về bộ đa hợp 2:1 tứ cấp được hiển thị dưới đây.

Sơ đồ logic cho bộ đa hợp tứ 2:1 MC74ACT157DG từ ON Semiconductor. Nguồn: Bảng dữ liệu MC74ACT157DG.

Lưu ý rằng đa hợp và SerDes không giống nhau. Một bộ đa hợp có thể được thực hiện như một bộ tuần tự hóa bằng cách lặp qua các bit điều khiển trên bộ đa hợp theo thứ tự khi linh kiện nhận dữ liệu song song. Ngoài ra, đa hợp được sử dụng cho SerDes xen kẽ bit, nơi nhiều dòng bit dữ liệu nối tiếp chậm được nén thành một dòng bit tốc độ cao. Ngoài ra, hai kỹ thuật này không giống nhau. Có những ứng dụng khác nơi đa hợp được sử dụng vì nó loại bỏ nhu cầu về một hoặc nhiều công tắc cơ khí/điện cơ.

Ứng dụng của Bộ Đa Hợp và Công Tắc

Tóm lại, một số ứng dụng sẽ hoạt động tốt với bất kỳ loại linh kiện nào. Các ứng dụng tương tự tần số cao nên tập trung nhiều hơn vào băng thông và điện trở trạng thái on hơn là các chỉ số khác. Ngoài ra, bất kỳ ứng dụng nào đòi hỏi việc chọn lựa giữa nhiều dòng dữ liệu hoặc nén dữ liệu thành một dòng bit đơn lẻ đều có thể sử dụng bộ đa hợp hoặc công tắc. Một số ứng dụng của bộ đa hợp và công tắc bao gồm:

• Video tốc độ cao và âm thanh chất lượng cao

• Truyền hình cáp/vệ tinh

• Chọn anten trong các mảng pha để tạo chùm sóng và đa dạng không gian

Khi bạn cần so sánh một bộ đa hợp tiềm năng so với IC công tắc, hãy thử sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao trong Octopart. Bạn sẽ có quyền truy cập vào một công cụ tìm kiếm rộng lớn với dữ liệu của nhà phân phối và thông số kỹ thuật của linh kiện, tất cả đều dễ dàng truy cập qua giao diện thân thiện với người dùng. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để tìm các linh kiện bạn cần cho truyền dẫn và quản lý dữ liệu.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.