解复用器的类型及功能原理

众所周知，多路复用器是简单的组合逻辑电路，它选择多个输入之一并将其传递给单个输出。而解复用器的操作与多路复用器的动操作完全相反，解复用器是一对多电路。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之一。

解复用器主要用于布尔函数发生器和解码器电路。不同的输入/输出配置解复用器以单个集成电路 (IC) 的形式提供。此外，还可以级联两个或多个解复用器电路，以生成多个输出解复用器。下面简单介绍下解复用器的类型及功能原理。

什么是解复用器？

从一个输入获取信息并通过多个输出之一传输信息的过程称为解复用器（Demux），它是一种组合逻辑电路，它在单个输入线上接收信息并通过“n”条可能的输出线之一传输相同的信息。

为了选择特定的输出，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。下图说明了解复用器的基本思想，其中输入切换到四个输出中的任何一个输出是可能的在给定的瞬间。

如果多路复用器被称为数据选择器，那么解复用器被称为数据分配器，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，解复用器是1对N设备，而多路复用器是N对1设备。下图显示了解复用器的框图。

可以看出，它由1条输入线、“n”条输出线和“m”条选择线组成。在这种情况下，需要m条选择线来产生2m条可能的输出线（考虑2m= n）。例如，1对4解复用器需要2 (2 2 = 4) 条选择线来控制4条输出线。

根据输出配置，有几种类型的解复用器，例如1:2、1:4、1:8和1:16。而这些可用于不同的IC封装，一些最常用的解复用器IC包括 74139（双 1:4DEMUX）、74138（1:8DEMUX）、74237（带地址锁存器的 1:8DEMUX）、74154（1:16DEMUX）、74159（1:16DEMUX集电极开路型）等。

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

1对2解复用器

1对2解复用器由一根输入线、两根输出线和一根选择线组成。选择线上的信号有助于将输入切换到两个输出之一。下图显示了带有附加使能输入的1对解复用器的框图。

在图中，只有两种可能的方式将输入连接到输出线，因此只需一个选择信号就足以进行解复用操作。当选择输入为低时，输入将传递到Y0，如果选择输入为高，则输入将传递给Y1。

1对2解复用器的真值表如下所示，其中输入根据选择输入S的值路由到Y0和Y1。

其实，可以使用两个逻辑与门和一个逻辑非门来设计1对2解复用器的逻辑图，如下图所示。当S=0时，启用了第一个和GATE（A1），而第二个和GATE（A2）被禁用。然后，来自输入的数据流向输出线 Y0。同样，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对4解复用器

1到4解复用器有一个输入 (D)、两个选择线（S1和S0）和四个输出（Y0到Y3）。对于选择线的特定组合，输入数据在给定时间进入四个输出中的任何一个。

这种解复用器也称为2对4解复用器，这意味着它有两条选择线和4条输出线。1:4解复用器的框图如下所示：

这种类型的解复用器的真值表如下所示。从真值表可以看出，当S0=0和S1=0时，数据输入连接到输出Y0，当S0=0和S1=1时，数据输入连接到输出Y1。类似地，其它输出连接到选择线的其他两个组合的输入。

可以使用四个3输入与门和两个非门来实现1到4解复用器，如下图所示。两条选择线一次启用一个特定的与门。此外，还有一个启用/选通输入，它作为一个全局启用输入，即只有当“E”位为高时输出才有效。

因此，根据选择输入的组合，输入数据通过选定的门传递到相关的输出。

这种类型的解复用器以集成电路形式提供，如IC 74139。它是最常用的解复用器IC 之一，它是双1到4解复用器IC，即在一个集成电路中包含两个独立的1对4的多路分解块。每个解复用器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。

两个解复用器都有单独的一组选择线，因此它们可以充当真正独立的解复用器。此外，每个解复用器都包含专用的使能引脚，它可以作为解复用器操作的数据输入。使能引脚低电平有效。

输出为低电平有效，即默认为高电平。因此，如果Enable引脚为HIGH，则所有输出都为HIGH，如果Enable为LOW，则根据选择Pins，只有相应的输出引脚变为LOW。

1对8解复用器

下图显示了一个1到8解复用器的框图，它由单个输入D、三个选择输入S2、S1和S0以及从Y0到Y7的八个输出组成。由于它有3条选择输入线和8条输出线，它也被称为3对8解复用器。它根据选择输入的组合将一根输入线分配到8根输出线之一。

1到8解复用器的真值表如下所示。根据选择线S2、S1和S0，输入“D”与从 Y0到Y7的八个输出之一连接。

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

这个解复用器的逻辑图可以通过使用八个4输入与门和三个非门来实现，如下图所示。选择线的不同组合在给定时间激活一个与门，这样数据输入将出现在相应的输出端。

目前有两种流行的1对8解复用器集成电路。一种是IC 74237，它由三个选择输入的锁存器组成，其引脚如下图所示。

引脚A0到A2是数据输入，Y0到Y7是解复用器输出，E1和E2分别是低电平有效数据使能和高电平有效数据使能引脚，LE是锁存使能输入，Vcc和GND端子是正电源电压和接地端子。该IC结合了3位存储锁存器和3到8解码器功能。

另一个常用的1到8解复用器集成电路是IC 74138。引脚排列非常相似，只是没有锁存启用输入（因为所有启用引脚都是正常启用引脚 - 两个低电平有效，一个高电平有效）并且输出为低电平有效，其引脚排列如下图所示：

、

使用两个1对4解复用器的1对8解复用器

当应用需要具有更多输出引脚的高阶解复用器时，我们无法通过单个集成电路来实现。因此，如果需要超过16个输出引脚，则级联两个或更多解复用器IC以满足要求。

例如，如果应用程序需要来自解复用器的32条输出线，那么级联两个1:16解复用器或三个1:8解复用器。因此，通过级联两个或多个解复用器，可以实现大型解复用器。

考虑这样的情况，可以通过使用具有适当级联的两个1到4解复用器来实现1到8解复用器。

在上图中，选择输入的最高有效位A连接到使能输入，以便在连接到一个解复用器之前对其进行补码，而将其直接连接到另一个。

通过这种配置，当A设置为零时，基于选择线B和C的组合选择从Y0到Y3的输出线之一。类似地，当A设置为1时，基于选择线之一将选择从Y4到Y7的输出线。

主要应用

由于解复用器用于从多个信号中选择或启用一个信号，因此它们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）

选择不同的内存库（内存解码）

取决于地址，启用不同行的内存芯片

启用不同的功能单元

除此之外，解复用器还可以在多种应用中找到，例如：

同步数据传输系统

布尔函数实现（正如我们上面讨论的完整减法器函数）

数据采集系统

组合电路设计

自动测试设备系统

安全监控系统（一次选择特定的监控摄像头）等

总结

以上就是关于解复用器的一些基础知识介绍，主要包括不同类型的解复用器（如 1 对 2、1 对 4、1 对 8、1 对 16）、逻辑电路以及解复用器的一些重要应用等。

不难发现，解复用器其实也是一种组合逻辑电路，主要是在将一条公共输入线切换到几条独立输出线之一。解复用器简称为“Demux”，与多路复用器在功能和操作方面是完全相反的。