数据选择器

数据选择器是指在地址信号控制下，能够从多个通道的输入数据中选择一路作为输出信号的逻辑电路，又称多路选择器或多路开关，简称MUX。

常见的数据选择器有四选一数据选择器74153、八选一数据选择器74151、十六选一数据选择器74150等。

1. 四选一数据选择器74153

四选一数据选择器74153的逻辑符号如图6 − 3 − 14所示。

图6 − 3 − 14 74153逻辑符号

其中：为使能输入信号；

A1、A0为地址输入信号；

D3、D2、D1、D0为数据输入信号；

Y、为互补输出。

四选一数据选择器的逻辑功能如表6 − 3 − 9所示。

表6 − 3 − 9 74153逻辑功能表

从数据选择器的逻辑功能表，我们可以得到它的输出函数表达式。当输入使能有效时，则：

2. 八选一数据选择器74151

八选一数据选择器74151的逻辑符号如图6 − 3 − 15所示。

图6 − 3 − 15 74151的逻辑符号

其中：为使能输入信号；

A2、A1、A0为地址输入信号；

D7、D6、…、D0为数据输入信号；

Y、为互补输出。

八选一数据选择器的逻辑功能如表6 − 3 − 10所示。

表6 − 3 − 10 74151逻辑功能表

与74153类似，74151的功能是从八路数据输入中，根据地址码的不同选择出所需要的数据输入作为芯片的输出。其输出函数表达式为：

3. 数据选择器的应用

数据选择器的最基本功能是实现数据选择，除此之外，它还有一个重要的应用——实现任意的逻辑函数。

用数据选择器实现逻辑函数的方法通常有代数法和卡诺图法。

【例6 − 3 − 3】用数据选择器实现逻辑函数F(A,B,C)=∑m(0,1,3,6)。

解：（1）采用代数法。

由题可知：

F(A,B,C)=∑m(0,1,3,6)=m 0+m1+m3+m6

而数据选择器的函数表达式为：

如果将数据选择器的数据输入D0、D1、D3、D6接1，D2、D4、D5、D7接0，则数据选择器的Y输出表达式就与函数F的表达是完全一致的。因此，如果将函数F的输入变量A、B、C接到数据选择器的地址端A2、A1、A0，将数据选择器的数据输入按上述输入，则数据选择器的Y输出即为函数F的输出，电路连接示意图如图6 − 3 − 16所示。

（2）采用卡诺图法。

由题可知F函数的卡诺图与数据选择器的卡诺图分别如图6 − 3 − 17（a）、（b）所示。

图6− 3− 16 例6− 3− 3的电路连接图

图6− 3− 17 例6− 3− 3的卡诺图

（a）F函数的卡诺图；（b）数据选择器的卡诺图

根据逻辑代数理论，相同的函数其卡诺图也一定相同。因此，只要将上述两张卡诺图一一对应，即A接A2，B接A1，C接A0，D0=1，D1=1，D2=0，D3=1，D4=0，D5=0，D6=1，D7=0，则可得到如图6 − 3 − 16所示电路。

一般来讲，四选一数据选择器可以实现两变量函数，八选一数据选择器可以实现三变量函数，十六选一数据选择器可以实现四变量函数。但用四选一数据选择器也可以实现三变量乃至四变量函数，用八选一数据选择器也可以实现四变量乃至更多变量的函数。在电路实现过程中，有时需加入一些简单门电路进行设计。

解：（1）用八选一数据选择器实现。

则F函数与数据选择器的卡诺图分别如图6 − 3 − 18（a）、（b）所示，电路如图6 − 3 − 19所示。

图6− 3− 18 例6− 3− 4卡诺图

（a）F函数的卡诺图；（b）数据选择器的卡诺图

图6− 3− 19 例6− 3− 4实现电路

（2）用四选一数据选择器实现。

用四选一数据选择器实现三变量函数，四选一数据选择器的卡诺图如图6 − 3 − 20（a）所示。如果只介于三变量卡诺图对应，则无法实现，所以通常地址码个数少于变量个数的数据选择器实现逻辑函数时，往往将函数的卡诺图降维，得到其与数据选择器类似的降维卡诺图，再通过一一对应方式实现函数。

函数F(A,B,C)=AB+，将A、B作为变量，根据变量的四种取值计算出函数F的值，填到卡诺图中，就得到了函数F的降维卡诺图，如图6 − 3 − 20（b）所示。

得到了函数F的降维卡诺图，我们发现，将其与四选一数据选择器的卡诺图一一对应就变得很容易了，实现电路如图6 − 3 − 21所示。

图6− 3− 20 例6− 3− 4的卡诺图

（a）四选一数据选择器的卡诺图；（b）函数F的降维卡诺图

图6− 3− 21 例6− 3− 4实现电路