multiplexor

Un multiplexor es un dispositivo de conmutación que selecciona una de varias señales de entrada y la dirige a una única línea de salida. La selección se controla mediante entradas de dirección, típicamente señales binarias que le indican al multiplexor qué canal de entrada conectar en un momento dado. En esencia, actúa como un interruptor rotatorio electrónico rápido, ciclando a través de las entradas bajo control digital en lugar de intervención mecánica.

Los multiplexores vienen en varios tamaños definidos por su número de entradas. Un multiplexor de 2 a 1 maneja dos entradas y elige entre ellas; uno de 4 a 1 maneja cuatro; uno de 8 a 1 maneja ocho; y así sucesivamente. Las líneas de dirección requeridas escalan logarítmicamente, por lo que un multiplexor de 4 a 1 necesita 2 bits de dirección para especificar una de cuatro opciones, mientras que uno de 8 a 1 necesita 3 bits. Los circuitos integrados comunes incluyen el 74LS157 (cuádruple de 2 a 1) y el 74LS151 (de 8 a 1), aunque los diseños modernos a menudo utilizan lógica programable o microcontroladores para funciones similares.

En el acondicionamiento de señales analógicas, los multiplexores dirigen señales de voltaje o corriente de múltiples sensores a un solo canal de adquisición de datos, permitiendo que un convertidor analógico-digital muestree muchas entradas secuencialmente. En sistemas digitales, seleccionan entre buses de datos, líneas de control o direcciones de memoria. La velocidad de conmutación depende de la tecnología del circuito y las condiciones de carga; los retrasos de propagación a través de multiplexores comerciales suelen oscilar entre nanosegundos (familias lógicas modernas) y microsegundos (componentes más antiguos).

Problemas comunes y compensaciones de diseño

La diafonía de la señal ocurre cuando un aislamiento inadecuado entre canales permite que una entrada influya en otra, lo cual es particularmente problemático en circuitos analógicos de alta impedancia. La resistencia en estado encendido en los multiplexores analógicos varía con el voltaje de la fuente y la temperatura, introduciendo errores de ganancia en mediciones de precisión. Los transitorios y fallos de conmutación aparecen durante las transiciones si las líneas de dirección no cambian sincrónicamente, conectando momentáneamente combinaciones de entrada incorrectas. En trabajos de audio y video, la multiplexación puede introducir clics audibles o artefactos visibles si la conmutación no se sincroniza cuidadosamente con el flujo de datos.

El término proviene de las telecomunicaciones, donde se originó el concepto de combinar múltiples señales sobre una infraestructura compartida. Hoy en día, los multiplexores siguen siendo esenciales en equipos de prueba, registradores de datos, osciloscopios y sistemas de control donde múltiples entradas analógicas o digitales deben alimentar un procesamiento posterior limitado. Comprender la impedancia de entrada, el retardo de propagación y la resistencia en estado encendido es vital al seleccionar o diseñar circuitos multiplexores para trabajos con señales de bajo nivel.