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,也称为Demux。了解什么是解多路复用器,常用的不同类型的解多路复用配置,如1-to-2, 1-to-4, 1-to-8,以及解多路复用器的一些应用。

简介

在之前的教程中,我们了解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。

解多路复用器的动作或操作与多路复用器完全相反。与MUX相反,Demux是一个一对多的电路。通过使用解复用器,可以将一个输入的数据传递到多个输出数据线中的一个。

分复用器主要用于布尔函数发生器和解码器电路中。不同的输入/输出配置分复用器可以单集成电路(ic)的形式提供。

此外,还有一个级联两个或多个DEMUX电路的设施,以生成多个输出分复用器。让我们在本教程中对多路复用器及其类型有一个简单的了解。

什么是解复用器?

从一个输入获取信息,并将相同的信息传输到多个输出中的一个的过程称为多路复用。如果您还记得多路复用器教程,我们在那里讨论了多路复用的概念。多路复用正好相反。

解复用器是一种组合逻辑电路,它接收单个输入线上的信息,并将相同的信息传输到' n '个可能的输出线上。

为了选择一个特定的输出,我们必须使用一组选择线,这些选择线的位组合控制在给定时刻连接到输入的特定输出线的选择。下图说明了多路复用器的基本思想,其中输入切换到四个输出中的任意一个在给定的时刻是可能的。

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,因为它们将在输入端接收到的相同数据传输到不同的目的地。

因此,多路复用器是1对n设备,而多路复用器是n对1设备。下图显示了一个解复用器或简单的DEMUX的框图。

它由1个输入行、' n '个输出行和' m '个选择行组成。在这种情况下,需要m条选线产生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)选择线来控制4条输出线。

解复用器框图

有几种类型的分复用器基于输出配置,如1:2,1:4,1:8和1:16。

这些可在不同的IC包中使用,一些最常用的多路复用IC包括74139(双1:4 DEMUX), 74138 (1:8 DEMUX), 74237(带地址锁存的1:8 DEMUX), 74154 (1:16 DEMUX), 74159 (1:16 DEMUX开路收集器类型)等。

注意:解复用ic也被称为解码器ic。例如,74159是一个4线到16线的解码器IC。

1 - 2信号分离器

1对2分复用器由一条输入线、两条输出线和一条选择线组成。选择线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使能输入的1对2分复用器的框图。

在图中,只有两种可能的方式连接输入和输出线,因此只有一个选择信号足够做多路复用操作。当选择的输入是LOW时,那么输入将被传递给Y0,如果选择的输入是HIGH,那么输入将被传递给Y1。

1到2次demux

1对2分复用器的真值表如下所示,其中输入路由到Y0和Y1取决于选择输入S的值。

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

我们可以推导出输出的布尔表达式如下:

假设S是选择输入,D是数据输入,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在低位和高位时,输出Y0是主动的,即:S d = 0 1

因此,输出Y0的表达式为

Y0 =年代D

同样,当选择线和输入线的组合高度活跃时,输出Y1是活跃的,即:S d = 1

因此,输出Y0的表达式为

y = s d

根据上面的真值表和推导出的布尔表达式,可以用两个and门和一个NOT门设计出1对2分复用器的逻辑图,如下图所示。当选择行S = 0时,第一个AND门(A1)被启用,而第二个AND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,第二个与门(A2)被启用,而第一个与门(A1)被禁用,因此数据被传递到Y1输出。

1到2个demux逻辑图

1到4信号分离器

1-to-4分复用器有一个输入(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到达四个输出中的任意一个。

这个分路器也称为2-to-4分路器,这意味着它有两条选择线和4条输出线。1:4 DEMUX的框图如下所示。

1 ~ 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,输入数据连接到输出Y0,当S0 = 0, S1 =1时,输入数据连接到输出Y1。

类似地,其他输出连接到其他两个选择行组合的输入。

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

从上面的真值表,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和S1为选择行。

根据上面的布尔表达式,1-to-4分复用器可以通过使用四个3-输入AND门和两个NOT门实现,如下图所示。这两条选择线一次启用一个特定的AND门。此外,还有一个使能/频闪输入,它作为一个全局使能输入,即,只有当“E”位为HIGH时,输出才活动。

因此,根据所选输入的组合,输入数据通过所选的门传递到相关的输出。

1 ~ 4 Demux逻辑图

这种类型的分复用器以集成电路形式IC 74139提供。它是最常用的解复用IC之一,是双1-to-4解复用IC,即在一个IC中包含两个独立的1-to-4解复用模块。每个DEMUX接受两个二进制输入作为选择线和四个互斥的主动低输出。

两种解复用器都有单独的选择线集,因此它们可以作为真正独立的Demux。此外,每个分复用器都包含专用的使能引脚,它可以作为分复用器操作的数据输入。Enable引脚是active LOW。

IC 74139 1-to-4解复用解码器

输出是活动的LOW,也就是说,默认情况下它们是HIGH。因此,如果Enable引脚是HIGH,那么所有的输出都是HIGH,如果Enable是LOW,那么根据Select Pins,只有相应的输出引脚变成LOW。

1至8信号分离器

下图是由单输入D、三个选择输入S2、S1和S0和Y0到Y7的8个输出组成的1到8分复用器的框图。

它也被称为3-to-8分复用器,因为它有3条选择输入线和8条输出线。它根据所选输入的组合将一个输入行分配到8个输出行中的一个。

1 ~ 8 Demux

1- 8分复用器的真值表如下所示。输入“D”连接从Y0到Y7的八个输出中的一个,基于选择行S2, S1和S0。

例如,如果S2 S1 S0 = 0 0 0,那么输入D连接到输出Y0,依此类推。

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

从这个真值表中,所有输出的布尔表达式可以写成如下形式。

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

根据得到的方程,该分复用器的逻辑框图可以由8个4输入AND门和3个NOT门实现,如下图所示。选择线的不同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

有两种流行的1- 8分复用器集成电路。一个是IC 74237,它由三个选择输入处的锁存器组成。这个IC的引脚如下所示。

A0 ~ A2为数据输入,Y0 ~ Y7为分复用器输出,e1和e2分别为主动低数据使能和主动高数据使能引脚,LE为锁存使能输入,Vcc和GND端子为正电源电压和接地端子。

该IC结合了3位存储锁存和3-to-8解码器功能。

IC 74237

另一种常用的1到8分复用器集成电路是IC 74138。pinout非常相似,除了没有Latch Enable输入(因为所有的使能引脚都是正常的使能引脚-两个是激活的LOW,一个是激活的HIGH)和输出是激活的LOW。下图是74138 IC的针尖图。

IC 74138 1-to-8解复用器3-to-8解码器

1-to-8 DEMUX使用两个1-to- 4解复用器

当应用程序需要更高阶的多路分频器和更多的输出引脚数量时,我们不能通过单个集成电路来实现。如果需要超过16个输出引脚,那么两个或更多的解复用ic级联来满足需求。

例如,如果应用程序需要来自一个DEMUX的32个输出行,那么我们级联两个1:16分复用器或三个1:8分复用器。因此,通过级联两个或多个分复用器,可以实现一个大型的分复用器。

考虑这样一种情况:通过使用两个具有适当级联的1-to-4分复用器,可以实现1-to-8分复用器。

级联信号分离器的

在上图中,选择输入的最高有效位A连接到使能输入,以便在连接到一个DEMUX之前进行补充,并直接连接到另一个DEMUX。

通过这种配置,当A设置为0时,根据选择线B和c的组合选择从Y0到Y3的输出行之一。类似地,当A设置为1时,根据选择线将选择从Y4到Y7的输出行之一。

使用1-to-8 DEMUX实现全减法

与多路复用器类似,多路复用器也用于布尔函数的实现以及组合电路的设计。我们可以设计一个多路复用器,通过适当控制选择线来产生任何真值表输出。

考虑实现多路复用电路以产生完整的减法输出的情况。下面的真值表显示了完全减法的输出。

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

从上表中,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

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

从这些布尔表达式中,可以通过适当配置1-to-8的DEMUX来构建一个用于产生完整减法输出的分复用器,例如当输入D = 1时,它在输出处给出minterms。

通过对这些minterms进行逻辑的ORing,可以得到difference和borrow的输出如图所示。

全减法器使用1到8 Demux

解复用器的应用

由于分复用器用于从多个信号中选择或使能一个信号,因此广泛应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)
  • 选择不同的内存库(内存解码)
  • 取决于地址,启用不同的存储芯片行
  • 启用不同的功能单元。

除了这些,分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(如我们前面讨论的完整减法函数)
  • 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

一个完整的初学者指南解复用器或DEMUX。你学习了什么是解复用器,不同类型的解复用器,如1- 2,1- 4,1- 8,1- 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D输入的值为00101011。然后我们如何得到输出使用3到8分复用器..先生,请尽快给我答复解决方案

  2. 白痴们,在Y6=Y7中修复一个bug
    带有“谢谢”的注释已通过,但提交错误未通过。你疯了吗?

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