Демультиплексоры: как они маршрутизируют сигналы в цифровых схемах

Демультиплексер, часто сокращаемый до dmux, — фундаментальный компонент цифровой логики, принимающий одну входную линию и направляющий сигнал на одну из нескольких выходных линий на основе выборных входов. В отличие от декодера, который отображает входные коды на один активный выход, демультиплексер активно маршрутизирует входные данные в выбранный выходной канал, делая его незаменимым для распределения данных по множеству устройств.

На практике демультиплексеры повсюду — от декодирования адресов памяти до управления шинами в микропроцессорах. Их работа проста, но мощна, и стандартный графический символ (см. рисунок ниже) широко известен электроинженерам.

Ниже таблица истинности для классического 1-в-2 демультиплексера. Единственная входная линия «I» маршрутизируется либо на выход «D0», либо на «D1» в зависимости от состояния выборной линии «S». При S=0 данные появляются на D0; при S=1 — на D1.

Соединив 1-в-2 декодер с входом, можно выразить это поведение графически:

И полученная логика фиксируется в простой гейтовой диаграмме:

Масштабирование демультиплексера просто. Для большего числа выходов можно увеличить число выборных линий — требуя больший декодер — или добавить дополнительные стадии демультиплексирования для каждой линии данных. Например, «двухбитный 1-в-2 демультиплексер» передает два бита данных одновременно в два выходных канала.

Его схема ниже, которую также можно разложить на два отдельных однобитных 1-в-2 демультиплексера без изменения функциональности:

Или эквивалентно выразить как:

Эти диаграммы подтверждают, что двухбитное устройство ведет себя как два независимых однобитных демультиплексера, работающих параллельно.

Расширяя дальше, 1-в-4 демультиплексер можно построить каскадированием двух 1-в-2 демультиплексеров. Результирующая структура позволяет одному входу маршрутизироваться на любые из четырех выходов — обычное требование в арбитраже шин и декодировании адресов.

Для практических упражнений обратитесь к Рабочему листу по мультиплексерам и демультиплексерам, дающему упражнения для закрепления понимания маршрутизации сигналов и логического дизайна.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист по мультиплексерам и демультиплексерам