数字电子技术 - 多路分解器

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什么是多路分解器？

多路分解器是一种组合逻辑电路，它接收单个输入并将其分配到多个输出线上。多路分解器简称为DEMUX。由于多路分解器用于将相同的数据传输到不同的目的地，因此它也被称为数据分配器。

还有一种名为多路选择器的组合逻辑电路，它执行与多路分解器相反的操作，即接收多个输入并在任何时间将其中一个传输到输出线。

根据定义，我们可以说多路分解器是一个1到2ⁿ的器件。典型1×2ⁿ多路分解器的功能框图如图1所示。

可以看出，多路分解器只有一个数据输入线，2ⁿ个输出线和n个选择线。施加到多路分解器选择线的逻辑电平决定了将输入数据传输到的输出通道。

多路分解器电路是广泛用于数字译码器和布尔函数发生器电路中的组合逻辑电路。

多路分解器的类型

根据输出线的数量（2ⁿ），多路分解器可以分为几种类型。一些常用的多路分解器类型有：

• 1×2多路分解器
• 1×4多路分解器

现在，让我们简要讨论每种类型的多路分解器。

1×2多路分解器

1×2多路分解器的功能框图如图2所示。

1×2多路分解器由1个输入线（I）、1个选择线（S）和2个输出线（Y₀和Y₁）组成。施加到选择线的逻辑电平决定了将输入数据传输到的输出线。

可以使用下表所示的函数表来分析1×2多路分解器的操作。

从1×2多路分解器的此函数表中，我们可以直接推导出每个输出的布尔表达式，如下所示。

$$\mathrm{Y_{0} \: = \: \bar{S} \: I}$$

并且，

$$\mathrm{Y_{1} \: = \: S \: I}$$

1×4多路分解器

1×4多路分解器的功能框图如图3所示。

1×4多路分解器具有1个输入线（I）、2个选择线（S₀和S₁）和4个输出线（Y₀、Y₁、Y₂和Y₃）。施加到选择线的逻辑电平决定了将输入数据（I）传输到的输出线。

可以使用下表所示的函数表来理解1×4多路分解器的操作。

Y₁

Y₀

I

从1×4多路分解器的此真值表中，我们可以直接写出每个输出的布尔表达式，如下所示。

$$\mathrm{Y_{0} \: = \: \bar{S_{1}} \: \bar{S_{0}} \: I}$$

$$\mathrm{Y_{1} \: = \: \bar{S_{1}} \: S_{0} \: I}$$

$$\mathrm{Y_{2} \: = \: S_{1} \: \bar{S_{0}} \: I}$$

$$\mathrm{Y_{3} \: = \: S_{1} \: S_{0} \: I}$$

• 我们可以很容易地理解上述电路的操作。类似地，您可以通过遵循相同的程序来实现1×8多路分解器和1×16多路分解器。
• 高阶多路分解器的实现

现在，让我们使用低阶多路分解器来实现以下两个高阶多路分解器。

1×8多路分解器

1×16多路分解器

1×8多路分解器

根据上述真值表，我们可以很容易地利用低阶多路复用器实现1×8解多路复用器。1×8解多路复用器的框图如下所示。

公共选择线 s₁ & s₀ 应用于两个1×4解多路复用器。上部1×4解多路复用器的输出为Y₇到Y₄，下部1×4解多路复用器的输出为Y₃到Y₀。

另一个选择线 s₂ 应用于1×2解多路复用器。如果s₂为零，则下部1×4解多路复用器的四个输出之一将等于输入I，这取决于选择线s₁ & s₀的值。类似地，如果s₂为一，则上部1×4解多路复用器的四个输出之一将等于输入I，这取决于选择线s₁ & s₀的值。

高阶多路分解器的实现

在本节中，让我们使用1×8解多路复用器和1×2解多路复用器来实现1×16解多路复用器。我们知道1×8解多路复用器具有单个输入、三个选择线和八个输出。而1×16解多路复用器具有单个输入、四个选择线和十六个输出。

因此，为了获得最终的十六个输出，我们需要在第二级使用两个1×8解多路复用器。由于第二级的输入数量为两个，因此我们需要在第一级使用1×2解多路复用器，以便第一级的输出成为第二级的输入。这个1×2解多路复用器的输入将是1×16解多路复用器的整体输入。

假设1×16解多路复用器有一个输入I，四个选择线s₃、s₂、s₁ & s₀和输出Y₁₅到Y₀。使用低阶多路复用器的1×16解多路复用器的框图如下所示。

公共选择线 s₂、s₁ & s₀ 应用于两个1×8解多路复用器。上部1×8解多路复用器的输出为Y₁₅到Y₈，下部1×8解多路复用器的输出为Y₇到Y₀。

另一个选择线 s₃ 应用于1×2解多路复用器。如果s₃为零，则下部1×8解多路复用器的八个输出之一将等于输入I，这取决于选择线s₂、s₁ & s₀的值。类似地，如果s₃为一，则上部1×8解多路复用器的八个输出之一将等于输入I，这取决于选择线s₂、s₁ & s₀的值。

用作解多路复用器的集成电路（IC）

解多路复用器也可以集成电路的形式构建。有几种类型的集成电路可用作解多路复用器。其中一些常见的列在下面：

• 74139 IC用作1×4解多路复用器
• 74237 IC用作1×8解多路复用器
• 74154 IC用作1×16解多路复用器

解多路复用器的优点

解多路复用器的主要优点如下：

• 通过使用解多路复用器，我们可以提高通信系统的效率。
• 解多路复用器可以将不同信号从混合信号流中分离出来。
• 解多路复用器可以解码由多路复用器产生的信号。

解多路复用器的缺点

解多路复用器的主要缺点如下：

• 使用解多路复用器会导致带宽浪费。
• 信号同步可能会导致系统延迟。

解多路复用器的应用

解多路复用器是一种重要的组合逻辑电路，广泛应用于许多应用中。解多路复用器的一些重要用途如下：

• 解多路复用器用于多个输入输出设备的数据路由。
• 解多路复用器用于数字控制系统中，从相互关联的信号流中选择一个信号。
• 解多路复用器也用于同步系统中的数据传输。
• 解多路复用器也用于数据采集系统。
• 解多路复用器可用于生成布尔函数。
• 解多路复用器可用于串并转换器。
• 解多路复用器用于ATM分组的广播。
• 解多路复用器也可用于设计自动测试设备等。

这就是关于解多路复用器、其类型和应用的全部内容。