解復用器的類型及功能原理

眾所周知，多路復用器是簡單的組合邏輯電路，它選擇多個輸入之一并將其傳遞給單個輸出。而解復用器的操作與多路復用器的動操作完全相反，解復用器是一對多電路。通過使用解復用器，可以將來自一個輸入的數(shù)據(jù)傳遞到多個輸出數(shù)據(jù)線之一。

解復用器主要用于布爾函數(shù)發(fā)生器和解碼器電路。不同的輸入/輸出配置解復用器以單個集成電路 (IC) 的形式提供。此外，還可以級聯(lián)兩個或多個解復用器電路，以生成多個輸出解復用器。下面簡單介紹下解復用器的類型及功能原理。

什么是解復用器？

從一個輸入獲取信息并通過多個輸出之一傳輸信息的過程稱為解復用器（Demux），它是一種組合邏輯電路，它在單個輸入線上接收信息并通過“n”條可能的輸出線之一傳輸相同的信息。

為了選擇特定的輸出，必須使用一組選擇線，這些選擇線的位組合控制在給定時刻連接到輸入的特定輸出線的選擇。下圖說明了解復用器的基本思想，其中輸入切換到四個輸出中的任何一個輸出是可能的在給定的瞬間。

如果多路復用器被稱為數(shù)據(jù)選擇器，那么解復用器被稱為數(shù)據(jù)分配器，因為它們將在輸入端接收到的相同數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌哪康牡?。因此，解復用器?對N設備，而多路復用器是N對1設備。下圖顯示了解復用器的框圖。

可以看出，它由1條輸入線、“n”條輸出線和“m”條選擇線組成。在這種情況下，需要m條選擇線來產(chǎn)生2m條可能的輸出線（考慮2m= n）。例如，1對4解復用器需要2 (2 2 = 4) 條選擇線來控制4條輸出線。

根據(jù)輸出配置，有幾種類型的解復用器，例如1:2、1:4、1:8和1:16。而這些可用于不同的IC封裝，一些最常用的解復用器IC包括 74139（雙 1:4DEMUX）、74138（1:8DEMUX）、74237（帶地址鎖存器的 1:8DEMUX）、74154（1:16DEMUX）、74159（1:16DEMUX集電極開路型）等。

注意：解復用器IC也稱為解碼器IC。例如，74159是一個 4線到16線的解碼器IC。

1對2解復用器

1對2解復用器由一根輸入線、兩根輸出線和一根選擇線組成。選擇線上的信號有助于將輸入切換到兩個輸出之一。下圖顯示了帶有附加使能輸入的1對解復用器的框圖。

在圖中，只有兩種可能的方式將輸入連接到輸出線，因此只需一個選擇信號就足以進行解復用操作。當選擇輸入為低時，輸入將傳遞到Y(jié)0，如果選擇輸入為高，則輸入將傳遞給Y1。

1對2解復用器的真值表如下所示，其中輸入根據(jù)選擇輸入S的值路由到Y(jié)0和Y1。

其實，可以使用兩個邏輯與門和一個邏輯非門來設計1對2解復用器的邏輯圖，如下圖所示。當S=0時，啟用了第一個和GATE（A1），而第二個和GATE（A2）被禁用。然后，來自輸入的數(shù)據(jù)流向輸出線 Y0。同樣，當S=1 時，第二個與門 (A2) 被啟用，而第一個與門 (A1) 被禁用，因此數(shù)據(jù)被傳遞到Y(jié)1輸出。

1對4解復用器

1到4解復用器有一個輸入 (D)、兩個選擇線（S1和S0）和四個輸出（Y0到Y(jié)3）。對于選擇線的特定組合，輸入數(shù)據(jù)在給定時間進入四個輸出中的任何一個。

這種解復用器也稱為2對4解復用器，這意味著它有兩條選擇線和4條輸出線。1:4解復用器的框圖如下所示：

這種類型的解復用器的真值表如下所示。從真值表可以看出，當S0=0和S1=0時，數(shù)據(jù)輸入連接到輸出Y0，當S0=0和S1=1時，數(shù)據(jù)輸入連接到輸出Y1。類似地，其它輸出連接到選擇線的其他兩個組合的輸入。

可以使用四個3輸入與門和兩個非門來實現(xiàn)1到4解復用器，如下圖所示。兩條選擇線一次啟用一個特定的與門。此外，還有一個啟用/選通輸入，它作為一個全局啟用輸入，即只有當“E”位為高時輸出才有效。

因此，根據(jù)選擇輸入的組合，輸入數(shù)據(jù)通過選定的門傳遞到相關(guān)的輸出。

這種類型的解復用器以集成電路形式提供，如IC 74139。它是最常用的解復用器IC 之一，它是雙1到4解復用器IC，即在一個集成電路中包含兩個獨立的1對4的多路分解塊。每個解復用器接受兩個二進制輸入作為選擇線和四個互斥的有源低輸出。

兩個解復用器都有單獨的一組選擇線，因此它們可以充當真正獨立的解復用器。此外，每個解復用器都包含專用的使能引腳，它可以作為解復用器操作的數(shù)據(jù)輸入。使能引腳低電平有效。

輸出為低電平有效，即默認為高電平。因此，如果Enable引腳為HIGH，則所有輸出都為HIGH，如果Enable為LOW，則根據(jù)選擇Pins，只有相應的輸出引腳變?yōu)長OW。

1對8解復用器

下圖顯示了一個1到8解復用器的框圖，它由單個輸入D、三個選擇輸入S2、S1和S0以及從Y0到Y(jié)7的八個輸出組成。由于它有3條選擇輸入線和8條輸出線，它也被稱為3對8解復用器。它根據(jù)選擇輸入的組合將一根輸入線分配到8根輸出線之一。

1到8解復用器的真值表如下所示。根據(jù)選擇線S2、S1和S0，輸入“D”與從 Y0到Y(jié)7的八個輸出之一連接。

例如，如果S2 S1 S0 = 0 0 0，則輸入 D 連接到輸出Y0，依此類推。

這個解復用器的邏輯圖可以通過使用八個4輸入與門和三個非門來實現(xiàn)，如下圖所示。選擇線的不同組合在給定時間激活一個與門，這樣數(shù)據(jù)輸入將出現(xiàn)在相應的輸出端。

目前有兩種流行的1對8解復用器集成電路。一種是IC 74237，它由三個選擇輸入的鎖存器組成，其引腳如下圖所示。

引腳A0到A2是數(shù)據(jù)輸入，Y0到Y(jié)7是解復用器輸出，E1和E2分別是低電平有效數(shù)據(jù)使能和高電平有效數(shù)據(jù)使能引腳，LE是鎖存使能輸入，Vcc和GND端子是正電源電壓和接地端子。該IC結(jié)合了3位存儲鎖存器和3到8解碼器功能。

另一個常用的1到8解復用器集成電路是IC 74138。引腳排列非常相似，只是沒有鎖存啟用輸入（因為所有啟用引腳都是正常啟用引腳 - 兩個低電平有效，一個高電平有效）并且輸出為低電平有效，其引腳排列如下圖所示：

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使用兩個1對4解復用器的1對8解復用器

當應用需要具有更多輸出引腳的高階解復用器時，我們無法通過單個集成電路來實現(xiàn)。因此，如果需要超過16個輸出引腳，則級聯(lián)兩個或更多解復用器IC以滿足要求。

例如，如果應用程序需要來自解復用器的32條輸出線，那么級聯(lián)兩個1:16解復用器或三個1:8解復用器。因此，通過級聯(lián)兩個或多個解復用器，可以實現(xiàn)大型解復用器。

考慮這樣的情況，可以通過使用具有適當級聯(lián)的兩個1到4解復用器來實現(xiàn)1到8解復用器。

在上圖中，選擇輸入的最高有效位A連接到使能輸入，以便在連接到一個解復用器之前對其進行補碼，而將其直接連接到另一個。

通過這種配置，當A設置為零時，基于選擇線B和C的組合選擇從Y0到Y(jié)3的輸出線之一。類似地，當A設置為1時，基于選擇線之一將選擇從Y4到Y(jié)7的輸出線。

主要應用

由于解復用器用于從多個信號中選擇或啟用一個信號，因此它們廣泛用于微處理器或計算機控制系統(tǒng)，例如：

選擇不同的 IO 設備進行數(shù)據(jù)傳輸（數(shù)據(jù)路由）

選擇不同的內(nèi)存庫（內(nèi)存解碼）

取決于地址，啟用不同行的內(nèi)存芯片

啟用不同的功能單元

除此之外，解復用器還可以在多種應用中找到，例如：

同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

布爾函數(shù)實現(xiàn)（正如我們上面討論的完整減法器函數(shù)）

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

組合電路設計

自動測試設備系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)（一次選擇特定的監(jiān)控攝像頭）等

總結(jié)

以上就是關(guān)于解復用器的一些基礎(chǔ)知識介紹，主要包括不同類型的解復用器（如 1 對 2、1 對 4、1 對 8、1 對 16）、邏輯電路以及解復用器的一些重要應用等。

不難發(fā)現(xiàn)，解復用器其實也是一種組合邏輯電路，主要是在將一條公共輸入線切換到幾條獨立輸出線之一。解復用器簡稱為“Demux”，與多路復用器在功能和操作方面是完全相反的。