解復(fù)用器的類(lèi)型及功能原理

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

解復(fù)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(fù)用器以單個(gè)集成電路 (IC) 的形式提供。此外，還可以級(jí)聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)解復(fù)用器電路，以生成多個(gè)輸出解復(fù)用器。下面簡(jiǎn)單介紹下解復(fù)用器的類(lèi)型及功能原理。

什么是解復(fù)用器？

從一個(gè)輸入獲取信息并通過(guò)多個(gè)輸出之一傳輸信息的過(guò)程稱(chēng)為解復(fù)用器（Demux），它是一種組合邏輯電路，它在單個(gè)輸入線上接收信息并通過(guò)“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(shí)刻連接到輸入的特定輸出線的選擇。下圖說(shuō)明了解復(fù)用器的基本思想，其中輸入切換到四個(gè)輸出中的任何一個(gè)輸出是可能的在給定的瞬間。

如果多路復(fù)用器被稱(chēng)為數(shù)據(jù)選擇器，那么解復(fù)用器被稱(chēng)為數(shù)據(jù)分配器，因?yàn)樗鼈儗⒃谳斎攵私邮盏降南嗤瑪?shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌哪康牡?。因此，解?fù)用器是1對(duì)N設(shè)備，而多路復(fù)用器是N對(duì)1設(shè)備。下圖顯示了解復(fù)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(lái)產(chǎn)生2m條可能的輸出線（考慮2m= n）。例如，1對(duì)4解復(fù)用器需要2 (2 2 = 4) 條選擇線來(lái)控制4條輸出線。

根據(jù)輸出配置，有幾種類(lèi)型的解復(fù)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(fù)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(kāi)路型）等。

注意：解復(fù)用器IC也稱(chēng)為解碼器IC。例如，74159是一個(gè) 4線到16線的解碼器IC。

1對(duì)2解復(fù)用器

1對(duì)2解復(fù)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(hào)有助于將輸入切換到兩個(gè)輸出之一。下圖顯示了帶有附加使能輸入的1對(duì)解復(fù)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(gè)選擇信號(hào)就足以進(jìn)行解復(fù)用操作。當(dāng)選擇輸入為低時(shí)，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(duì)2解復(fù)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(shí)，可以使用兩個(gè)邏輯與門(mén)和一個(gè)邏輯非門(mén)來(lái)設(shè)計(jì)1對(duì)2解復(fù)用器的邏輯圖，如下圖所示。當(dāng)S=0時(shí)，啟用了第一個(gè)和GATE（A1），而第二個(gè)和GATE（A2）被禁用。然后，來(lái)自輸入的數(shù)據(jù)流向輸出線 Y0。同樣，當(dāng)S=1 時(shí)，第二個(gè)與門(mén) (A2) 被啟用，而第一個(gè)與門(mén) (A1) 被禁用，因此數(shù)據(jù)被傳遞到Y(jié)1輸出。

1對(duì)4解復(fù)用器

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

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

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

可以使用四個(gè)3輸入與門(mén)和兩個(gè)非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)1到4解復(fù)用器，如下圖所示。兩條選擇線一次啟用一個(gè)特定的與門(mén)。此外，還有一個(gè)啟用/選通輸入，它作為一個(gè)全局啟用輸入，即只有當(dāng)“E”位為高時(shí)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(guò)選定的門(mén)傳遞到相關(guān)的輸出。

這種類(lèi)型的解復(fù)用器以集成電路形式提供，如IC 74139。它是最常用的解復(fù)用器IC 之一，它是雙1到4解復(fù)用器IC，即在一個(gè)集成電路中包含兩個(gè)獨(dú)立的1對(duì)4的多路分解塊。每個(gè)解復(fù)用器接受兩個(gè)二進(jìn)制輸入作為選擇線和四個(gè)互斥的有源低輸出。

兩個(gè)解復(fù)用器都有單獨(dú)的一組選擇線，因此它們可以充當(dāng)真正獨(dú)立的解復(fù)用器。此外，每個(gè)解復(fù)用器都包含專(zhuān)用的使能引腳，它可以作為解復(fù)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(rèn)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L(zhǎng)OW，則根據(jù)選擇Pins，只有相應(yīng)的輸出引腳變?yōu)長(zhǎng)OW。

1對(duì)8解復(fù)用器

下圖顯示了一個(gè)1到8解復(fù)用器的框圖，它由單個(gè)輸入D、三個(gè)選擇輸入S2、S1和S0以及從Y0到Y(jié)7的八個(gè)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(chēng)為3對(duì)8解復(fù)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(fù)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(gè)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(lèi)推。

這個(gè)解復(fù)用器的邏輯圖可以通過(guò)使用八個(gè)4輸入與門(mén)和三個(gè)非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下圖所示。選擇線的不同組合在給定時(shí)間激活一個(gè)與門(mén)，這樣數(shù)據(jù)輸入將出現(xiàn)在相應(yīng)的輸出端。

目前有兩種流行的1對(duì)8解復(fù)用器集成電路。一種是IC 74237，它由三個(gè)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(fù)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(chǔ)鎖存器和3到8解碼器功能。

另一個(gè)常用的1到8解復(fù)用器集成電路是IC 74138。引腳排列非常相似，只是沒(méi)有鎖存啟用輸入（因?yàn)樗袉⒂靡_都是正常啟用引腳 - 兩個(gè)低電平有效，一個(gè)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：

、

使用兩個(gè)1對(duì)4解復(fù)用器的1對(duì)8解復(fù)用器

當(dāng)應(yīng)用需要具有更多輸出引腳的高階解復(fù)用器時(shí)，我們無(wú)法通過(guò)單個(gè)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，如果需要超過(guò)16個(gè)輸出引腳，則級(jí)聯(lián)兩個(gè)或更多解復(fù)用器IC以滿足要求。

例如，如果應(yīng)用程序需要來(lái)自解復(fù)用器的32條輸出線，那么級(jí)聯(lián)兩個(gè)1:16解復(fù)用器或三個(gè)1:8解復(fù)用器。因此，通過(guò)級(jí)聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)解復(fù)用器，可以實(shí)現(xiàn)大型解復(fù)用器。

考慮這樣的情況，可以通過(guò)使用具有適當(dāng)級(jí)聯(lián)的兩個(gè)1到4解復(fù)用器來(lái)實(shí)現(xiàn)1到8解復(fù)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(gè)解復(fù)用器之前對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)碼，而將其直接連接到另一個(gè)。

通過(guò)這種配置，當(dāng)A設(shè)置為零時(shí)，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(lèi)似地，當(dāng)A設(shè)置為1時(shí)，基于選擇線之一將選擇從Y4到Y(jié)7的輸出線。

主要應(yīng)用

由于解復(fù)用器用于從多個(gè)信號(hào)中選擇或啟用一個(gè)信號(hào)，因此它們廣泛用于微處理器或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，例如：

選擇不同的 IO 設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（數(shù)據(jù)路由）

選擇不同的內(nèi)存庫(kù)（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(fù)用器還可以在多種應(yīng)用中找到，例如：

同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

布爾函數(shù)實(shí)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(shè)計(jì)

自動(dòng)測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)（一次選擇特定的監(jiān)控?cái)z像頭）等

總結(jié)

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

不難發(fā)現(xiàn)，解復(fù)用器其實(shí)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(dú)立輸出線之一。解復(fù)用器簡(jiǎn)稱(chēng)為“Demux”，與多路復(fù)用器在功能和操作方面是完全相反的。