Rancangan Multiplexer

Konfigurasi Sub-Sistem Multiplexer

• 
• 
• 

Pada umumnya, sistem transmisi yang ada di dalam jaringan telekomunikasi memiliki kapasitas yang melebihi kapasitas yang dibutuhkan satu user dengan demikian sangat mungkin untuk menggunakan bandwidth yang ada seefisien mungkin oleh lebih dari satu user. Teknik menggabungkan beberapa sinyal untuk dikirimkan secara berbarengan pada satu kanal transmisi disebut multiplexing, perangkat yang melaksanakan multiplexing disebut multiplexer (mux) / Combiner sedangkan di sisi penerima, gabungan sinyal itu akan kembali dipisahkan sesuai dengan tujuan masing-masing. Proses ini disebutdemultiplexing, perangkat yang melaksanakan demultiplexing disebut demultiplexer (demux) / Splitter . 

Disini akan dibahas mengenai prinsip operasi utama untuk empat konfigurasi sub-sistem Multiplexer yang berbeda. Setelah lebih dari tiga dekade, ada banyak kemampuan dalam rancangan dan implementasi pada jaringan multiplex, umumnya konfigurasi yang digunakan adalah hybrid-coupled multiplexers, circulator-coupled multiplexers, directional filter multiplexers,dan manifold-coupled multiplexers, yang masing-masing dari metoda tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan.

1. Pendekatan Hybrid-coupled
Setiap kanal terdiri dari dua filter BPF identik dan dua kopler hibrid 90° identik, keuntungan utama dari pendekatan Hybrid-coupled adalah memiliki sifat direktional yang meminimalisasi interaksi antara filter-filter kanal. Dengan demikian metode ini dapat direalisasikan secara modular, memungkinkan integrasi saluran tambahan dikemudian hari tanpa mengganggu rancangan multiplexer yang telah ada, yang merupakan sebuah kebutuhan bagi beberapa sistem. Kentungan lain dari pendekatan ini adalah hanya setengah dari daya input sampai di setiap filter. Dengan menggunakan multiplexer tipe ini, desain filter tdak terlalu riskan pada aplikasi daya tinggi. Di sisi lain, kekurangannya terletak pada ukuran yang lebih besar karena setiap kanal membutuhkan dua filter dan dua hybrid. pertimbangan lain yang harus dipikirkan pada multiplexer jenis ini adalah deviasi phasa antara dua filter yang menyebabkan output kanal tidak saling menguatkan, filter harus identik antara fasa dan amplitudo dengan beda fasa hibrid adalah 90° karena jika tidak demikian maka sinyal akan terdistorsi.



Gambar 1. Layout hybrid-coupled Multiplexer



2. Pendekatan circulator-coupled
Setiap kanal terdiri dari sebuah sirkulator dan sebuah filter seperti yang diperlihatkan pada gambar 2., sifat unidirectional pada circulator menghasilkan kelebihan yang sama dengan Pendekatan Hybrid-coupled dalam arti multiplexer ini bersifat modular dan mudah dirancang dan dirakit. Insertion loss pada kanal pertama merupakan penjumlahan insertion loss pada kanal filter dan insertion loss pada circulator. Kanal berikutnya akan mengalami loss yang relatif lebih tinggi karena melintasi beberapa sirkulator.



Gambar 2. Layout circulator-coupled Multiplexer



3. Pendekatan directional filter
Multiplexer jenis ini direalisasikan dengan meghubungkan directional filter secara seri. Sebuah Directional filter adalah divais kutub 8 (four port) dengan satu port diterminasi oleh sebuah beban, tiga port lainnya dari directional filter berfungsi sebagai sirkulator yang dihubungkan dengan bandpass filter. Daya yang datang dari satu port keluar pada port kedua dengan respon frekuensi bandpass, sementara itu daya yang dipantulkan dari filter muncul pada port ketiga. Directional filter tidak membutuhkan penggunaan sirkulator. Directional filter jenis waveguide biasanya direalisasikan dengan coupling rectangular waveguide yang beroperasi pada mode TE₁₀ ke circular waveguide filter yang beroperasi pada mode TE₁₁. Jenis mikrostrip terdiri dari ring resonators yang dikopel ke dua buah saluran transmisi dengan panjang satu panjang gelombang. Pendekatan menggunakan metoda ini mempunyai kelebihan yang sama dengan Hybridcoupled dan circulator-coupled hanya dibedakan dengan aplikasi band yang sempit.



Gambar 3. Layout Directional filter Multiplexer



4. Pendekatan manifold-coupled
Pendekatan manifold-coupled pada gambar 4. dipandang sebagai pilihan yang optimum sejauh mengenai miniaturisasi daninsertion loss (tergantung jenis PCB yang digunakan). Tipe dari multiplexer ini memerlukan adanya semua kanal filter ada secara berbarengan sehingga efek dari interaksi kanal dapat dikompensasi pada proses perancangan. Hal ini menunjukkan bahwa Pendekatan manifold-coupled tidak fleksibel, setiap perubahan pada alokasi kanal akan membutuhkan rancangan multiplexer baru. Lebih lanjut, jumlah kanal bertambah maka pendekatan ini akan lebih sulit untuk diimplementasikan. manifold-coupled multiplexer pada gambar 5. dapat bertindak sebagai channelizer namun pada konfigurasi yang sama dapat juga digunakan sebagai combiner. Konsep dari manifold-coupled dapat diimplementasikan pada saluran planar (mikrostrip).



Gambar 4. Layout Manifold-coupled Multiplexer

Manifold-Coupled Manifold itu sendiri merupakan saluran transmisi yang dapat berupa saluran koaksial, rectangular waveguide atau mikrostrip. Dimungkinkan untuk memperoleh kinerja kanal mendekati filter kanal masing – masing. Sementara itu tidak ada jenis lain yang dapat menyamai dengan performansi ini. 

Gambar 5. Layout Manifold-coupled Multiplexer dengan 3 kanal frekuensi

Multiplexer adalah merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memilih salah satu diantara banyak masukan menjadi satu keluaran. Jumlah bit dari bagian pemilih (selector) menentukan banyaknya jalur masukan yang bisa diterima. Dengan ketentuan adalah : I = 2^s 

dimana : 
I : Banyaknya jalur masukan yang bisa diterima 
s : Jumlah bit dari selector atau jumlah jalur pemilih 

sebagai contoh jika kita menginginkan 14 jalur masukan, maka jumlah bit dari selector minimal yang harus kita penuhi adalah 4 bit. Dimana dengan selector 4 bit bisa mewakili 16 jalur masukan. Untuk lebih bisa memahami mengenai multiplexer, ada 3 buah contoh multiplexer yang bisa dipelajari di bawah ini : 

I. Rangkaian Multiplexer Dengan Gerbang Logika 


Rangkaian multiplexer di atas adalah merupakan rangkaian multiplexer yang memanfaatkan kombinasi gerbang logika. Dimana dari contoh di atas dapat diketahui bahwa rangkaian memiliki 2 bit selector dan 4 jalur input. Anda bisa membuat rangkaian dengan jalur masukan yang lebih banyak dengan menambah jumlah bit dari selector. Dan juga anda bisa menggunakan kombinasi gerbang berdasarkan rancangan anda sendiri dengan mengacu pada tabel kebenaran multiplexer yang sebelumnya harus anda tentukan. Jadi dengan membuat tabel kebenaran terlebih dahulu anda bisa dengan mudah membuat rangkaian gerbang logikanya. 

Prinsip kerja dari rangkaian multiplexer di atas adalah : 

1. Nilai bit 00 dari selector akan memilih jalur input pertama sebagai keluaran 
2. Nilai bit 01 dari selector akan memilih jalur input kedua sebagai keluaran 
3. Nilai bit 10 dari selector akan memilih jalur input ketiga sebagai keluaran 
4. Nilai bit 11 dari selector akan memilih jalur input keempat sebagai keluaran 
5. Selama tidak ada perubahan kondisi logika pada bit selector maka kondisi logika keluaran juga tidak akan mengalami perubahan. 
6. Jika jalur selector dihubungkan dengan rangkaian counter up maka keluaran yang akan diperoleh akan mewakili jalur input secara berurutan. 
7. Jadi bisa disimpulkan bahwa kegunaan dari penerapan fungsi multiplexer ini adalah untuk memenuhi prinsip distribusi data yang lebih sederhana. Sehingga dengan multiplexer ini dimungkinkan untuk mengirim data jarak jauh hanya dengan menggunakan satu koneksi. 

II. Multiplexer dengan IC TTL 74251 

Sebenarnya anda bisa tidak repot-repot merancang rangkaian multiplexer dengan menggunakan gerbang logika karena memang sudah banyak IC yang difungsikan khusus untuk multiplexer. Salah satu IC dari keluarga TTl yang bisa anda gunakan untuk memenuhi fungsi multiplexer adalah IC 74251. Pada IC ini terdapat 8 buah jalur masukan dan 3 bit selector serta jalur lain sebagai kontrol reset dan inverting output. Sebagai catatan jika anda menggunakan IC TTL untuk rangkaian elektronika anda, maka tegangan supply yang boleh adalah maksimal 5 volt. Agar anda bisa lebih mengenal cara kerja dari ic multiplexer ini, coba perhatikan tabel kebenaran IC74251 di bawah ini : 

Tabel kebenaran IC 74251 

C	B	A	G	Y	W
X	X	X	1	Z	Z
0	0	0	0	D0	D0’
0	0	1	0	D1	D1’
0	1	0	0	D2	D2’
0	1	1	0	D3	D3’
1	0	0	0	D4	D4’
1	0	1	0	D5	D5’
1	1	0	0	D6	D6’
1	1	1	0	D7	D7’
Z = High impedance (off)
D0,D1…D7 = Keluaran yang wewakili dari jalur input D

III. Multiplexer dengan IC CMOS 4556 

Selain IC dari keluarga TTL yang mendukung fungsi multiplexer adalah IC dari keluarga CMOS. Walaupun sebenarnya memang IC dari keluarga TTL lebih banyak yang mendukung fungsi multiplexer dibanding CMOS. Untuk prinsip kerja dari IC multiplexer keluarga CMOS ini sebenarnya sama saja dengan rangkaian multiplexer gerbang logika ataupun IC TTL. Yang pasti semuanya mengacu pada fungsi multiplexer yang sesungguhnya, yakni penetapan satu jalur keluaran yang mewakili dari banyaknya jalur input. Secara penggunaan simbol memang mungkin antara IC TTL dan CMOS memiliki perbedaan tapi sebenarnya aturan yang dijalankan adalah sama. Sebagai acuan anda jika tertarik untuk menggunakan IC dari keluarga CMOS khususnya seri 4556, saya sertakan juga tabel kebenarannya di bawah ini :

Tabel kebenaran IC 4556 

INPUT			OUTPUT
E	A0	A1	O0	O1	O2	O3
L	L	L	L	H	H	H
L	H	L	H	L	H	H
L	L	H	H	H	L	H
L	H	H	H	H	H	L
H	X	X	H	H	H	H
L = LOW
H = HIGH

Demikian beberapa contoh rangkaian multiplexer