什么是解复用器(Demux)?

在本教程中,我们将学习一个有趣的数字逻辑电路,称为解复用器,也被称为Demux。了解什么是解复用器,常用的Demux配置有哪些不同类型,如1-to-2、1-to-4、1-to-8,以及解复用器的一些应用。

简介

在之前的教程中,我们学习了多路复用器或者只是MUX。多路复用器是一种简单的组合逻辑电路,它从多个输入中选择一个并将其通过单个输出。MUX是负责多路复用的设备。

解复用器的动作或操作与多路复用器完全相反。作为MUX的逆,Demux是一个一对多的电路。通过使用解复用器,可以将来自一个输入的数据传递到多个输出数据线中的一个。

解复用器主要用于布尔函数产生器和解码器电路中。不同输入/输出配置的分路器以单集成电路(ICs)的形式提供。

此外,还有一种将两个或多个DEMUX电路级联的设备,以产生多个输出解复用器。让我们在本教程中对解复用器及其类型有一个简单的了解。

什么是解复用器?

从一个输入中获取信息并在多个输出中传输相同信息的过程称为解复用。如果您回想一下Multiplexer教程,在那里我们讨论了Multiplexing的概念。解复用恰恰相反。

解复用器是一种组合逻辑电路,它在单一输入线上接收信息,并在' n '种可能的输出线上传送相同的信息。

为了选择特定的输出,我们必须使用一组选择线和这些选择线的位组合来控制在给定时刻连接到输入的特定输出线的选择。下图说明了解复用器的基本思想,即在给定的瞬间将输入切换到四个输出中的任意一个是可能的。

解复用器原理

如果多路复用器被称为数据选择器,那么多路复用器被称为数据分发器,因为它们将在输入处接收到的相同数据传输到不同的目的地。

因此,解复用器是1对n的设备,而多路复用器是n对1的设备。下图显示了解复用器或简单的DEMUX的框图。

它由1个输入行,n个输出行和m个选择行组成。在这里,需要m条选择线来产生2条可能的输出行(考虑2例如,1到4的解复用器需要2 (22= 4)选择行来控制4个输出行。

解复用器框图

根据输出配置有几种类型的解复用器,如1:2、1:4、1:8和1:16。

这些可在不同的IC封装和一些最常用的解复用IC包括74139(双1:4 DEMUX), 74138 (1:8 DEMUX), 74237 (1:8 DEMUX与地址闩锁),74154 (1:16 DEMUX), 74159 (1:16 DEMUX开放式集电极类型)等。

注:解复用器ic也被称为解码器ic。例如,74159是一个4行到16行解码器IC。

1 - 2信号分离器

一个1对2的分路器由一个输入行、两个输出行和一个选择行组成。选择行上的信号有助于将输入切换到两个输出中的一个。下图显示了带有附加启用输入的1对2解复用器的框图。

在图中,只有两种可能的方式连接输入和输出行,因此,只有一个选择信号就足够做解复用操作。当选择输入为LOW时,输入将被传递给Y0,如果选择输入为HIGH,则输入将被传递给Y1。

1到2 demux

1- 2解复用器的真值表如下所示,根据选择输入S的值,将输入路由到Y0和Y1。

年代 D 日元 Y0
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 0 0
1 1 1 0

我们可以导出输出的布尔表达式如下:

假设S是Select Input, D是Data Input, Y0和Y1是1对2解复用器的输出。由上表可知,当选择线和输入线的组合分别为低电平和高电平时,输出Y0是活动的,即S d = 0 1

因此,输出Y0的表达式为

Y0 =年代D

同理,当选择线和输入线的组合处于高激活状态时,输出Y1为激活状态,即S d = 11

因此,输出Y0的表达式为

Y1 = s d

根据上述真值表和推导出的布尔表达式,可以用两个与门和一个非门设计出1对2解复用器的逻辑图,如下图所示。当选择行S = 0时,第一个与门(A1)被启用,而第二个与门(A2)被禁用。

然后,数据从输入流到输出行Y0。类似地,当S = 1时,第二个AND门(A2)被启用,而第一个AND门(A1)被禁用,因此数据被传递到Y1输出。

1到2 demux逻辑图

1到4信号分离器

1到4的解复用器有一个输入(D),两条选择线(S1和S0)和四个输出(Y0到Y3)。对于特定的选择行组合,输入数据在给定的时间转到四个输出中的任何一个。

这个解复用器也被称为2-to-4解复用器,这意味着它有两个选择行和4个输出行。1:4 DEMUX的框图如下所示。

1到4 Demux

这类解复用器的真值表如下所示。由真值表可知,当S0 = 0, S1 = 0时,数据输入连接到输出Y0,当S0 = 0, S1 =1时,数据输入连接到输出Y1。

类似地,其他输出连接到其他两种选择行的组合的输入。

S1 S0 D Y3 Y2 日元 Y0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 0
1 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0

根据上面的真值表,我们可以推导出输出的布尔表达式如下:

Y0 =S1S0D

日元=S1S0 D

Y2 = S1S0D

Y3 = s1 s0 d

其中D为输入数据,Y0 ~ Y3为输出行,S0、S1为选择行。

由上述布尔表达式可知,如下图所示,使用4个3输入与门和2个非门即可实现1到4的解复用器。这两条选择线一次启用一个特定的与门。此外,还有一个Enable / Strobe Input,它作为一个全局的Enable输入,也就是说,只有当' E '位是HIGH时,输出是活跃的。

因此,根据选择输入的组合,输入数据通过选择门传递到相关的输出。

1 ~ 4 Demux逻辑图

该类型的解复用器采用集成电路形式,如IC 74139。它是最常用的一种解复用器IC,它是一种双1- 4解复用器IC,即在一个IC中包含两个独立的1- 4解复用器块。每个DEMUX接受两个二进制输入作为选择线和四个互斥的有源低输出。

这两个解复用器都有单独的选择线集,所以它们可以作为真正独立的Demux。此外,每个解复用器由专用的使能引脚组成,它可以作为解复用器操作的数据输入。使能引脚处于LOW状态。

IC 74139 1-to-4解复用解码器

输出是活跃的LOW,即,他们是默认的高。因此,如果使能引脚是高的,所有输出都是高的,如果使能是低的,那么根据选择引脚,只有相应的输出引脚是低的。

1至8信号分离器

下图是1- 8分复用器的框图,它由单个输入D、三个选择输入S2、S1和S0以及Y0 - Y7的8个输出组成。

由于它有3条选择输入线和8条输出线,因此也被称为3- 8分路器。它根据选择输入的组合将一个输入行分配到8个输出行中的一个。

1到8 Demux

1- 8分复用器的真值表如下所示。输入' D '通过选择线S2、S1和S0连接到Y0到Y7的8个输出。

例如,如果S2 S1 S0 = 0 0 0,那么输入D连接输出Y0,以此类推。

S2 S1 S0 日元 日元 日元 Y4 Y3 Y2 日元 Y0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D
0 0 1 0 0 0 0 0 0 D 0
0 1 0 0 0 0 0 0 D 0 0
0 1 1 0 0 0 0 D 0 0 0
1 0 0 0 0 0 D 0 0 0 0
1 0 1 0 0 D 0 0 0 0 0
1 1 0 0 D 0 0 0 0 0 0
1 1 1 D 0 0 0 0 0 0 0

根据这个真值表,所有输出的布尔表达式可以写成如下所示。

Y0 =S2S1S0D

日元=S2S1S0 D

Y2 =S2S1S0D

Y3 =S2S1 S0 D

Y4 = S2S1S0D

日元= S2S1S0 D

Y6 = s2 s1S0D

Y7 = s2 s1 s0 d

由这些得到的方程,可以用8个4输入与门和3个非门实现该解复用器的逻辑图,如下图所示。不同的选择线组合在给定的时间激活一个AND门,这样数据输入将出现在相应的输出。

1-to-8-Demux-Logic-Diagram_1

目前有两种流行的1到8分复用集成电路。一个是IC 74237,它由三个选择输入的锁存器组成。这个集成电路的引脚如下所示。

A0 ~ A2引脚为数据输入,Y0 ~ Y7为解复用器输出,e1和e2分别为有源低数据使能和有源高数据使能引脚,LE为锁存使能输入,Vcc和GND端子为电源正电压和接地端子。

该集成电路结合了3位存储锁存器和3- 8解码器功能。

IC 74237

另一种常用的1- 8分复用集成电路是IC 74138。引脚非常相似,除了没有闩锁使能输入(因为所有使能引脚都是正常的使能引脚-两个是激活的LOW和一个是激活的HIGH)和输出是激活的LOW。下图显示了74138 IC的引脚。

IC 74138 1-to-8解复用器3-to-8解码器

1到8的DEMUX使用2个1到4的解复用器

当应用需要更高阶输出管脚数的解复用器时,单块集成电路无法实现。如果需要超过16个输出引脚,则两个或更多的解复用ic级联以满足需求。

例如,如果应用程序需要一个DEMUX的32行输出,那么我们将两个1:16的解复用器或三个1:8的解复用器级联。因此,通过级联两个或多个解复用器,可以实现一个大的解复用器。

考虑这样的情况,1到8的解复用器可以通过使用两个1到4的解复用器和适当的级联来实现。

级联信号分离器的

在上图中,选择输入中最高有效位A被连接到使能输入,这样它在连接到一个DEMUX之前被补充,它直接连接到另一个DEMUX。

通过这种配置,当A设置为0时,将根据选择行B和c的组合选择Y0到Y3的输出行之一。同样,当A设置为1时,将根据选择行选择Y4到Y7的输出行之一。

使用1- 8 DEMUX实现全减法

与多路复用器类似,解复用器也用于布尔函数的实现以及组合电路的设计。我们可以设计一种解复用器,通过适当控制选择行产生任意真值表输出。

考虑实现一个分路器电路以产生完整的减法器输出的情况。下面的真值表显示了一个完整的减法器的输出。

一个 B B D B
0 0 0 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 1 1
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 0
1 1 0 0 0
1 1 1 1 1

由上表可知,完整的减法输出D可以写成

D = f (A, B, B

D =∑m (1, 2, 4, 7)

D =一个BB+一个BB+一个BB+ a b b

借位输出可以表示为

B= f (A, B, B) =∑m (1, 2, 3, 7)

B一个BB+一个BB+一个B B+ a b b

通过正确配置1到8的DEMUX,可以从这些布尔表达式构建用于产生完整减数输出的解复用器,例如,当输入D = 1时,它在输出处给出minterms。

通过对这些minterms进行逻辑ORing,可以得到差分和借位的输出,如图所示。

全减法使用1到8 Demux

解复用器的应用

由于解复用器用于从多个信号中选择或启用一个信号,它们被广泛用于微处理器或计算机控制系统,例如:

  • 选择不同的IO设备进行数据传输(数据路由)
  • 选择不同的记忆库(记忆解码)
  • 根据地址,启用不同的存储芯片行
  • 启用不同的功能单元。

除此之外,解复用器可以在各种各样的应用中找到,例如:

  • 同步数据传输系统
  • 布尔函数实现(正如我们在上面讨论的完全减法函数)
  • 数据采集系统
  • 组合电路的设计
  • 自动测试设备系统
  • 安全监控系统(用于每次选择特定的监控摄像头)等。

结论

一个关于解复用器或DEMUX的完整初学者指南。你们学习了什么是解复用器,不同类型的Demux,如1-to- 2,1 -to- 4,1 -to- 8,1 -to-16,它们的逻辑电路和解复用器的一些重要应用。

12的反应

  1. 如果给定D输入的值,如00101011。然后我们如何得到输出使用3到8分复用器..请尽快答复我,先生

  2. 白痴,修复deux Y6=Y7中的一个bug
    评论以“谢谢”通过,但犯错误已不通过。你疯了吗?

  3. 在“1对8的DEMUX使用两个1对4的解复用器”部分,我们如何完全禁用级联系统?

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