6.5. Demultiplexer oder Adress-DECODER mit der Funktion 1 aus n history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 14.11.09 18:41:17

Demultiplexer sind logische Schaltungen, welche ein Eingangsbit auf einen detizierten Ausgang senden können, wobei die Auswahl des Ausganges adressierbar ist. Demultiplexer sind Anordnungen von AND-Verknüfungen der Eingänge (Adressen, Freigabe sowie das Dateneingangsbit), welche die einzelnen Ausgänge über Adressbits logisch genau festlegen. Sie lassen sich Prizipiell nach den Regeln der Kanonischen Normalformen sowie der Karnaugh-Tafeln erstelln - sind dann jedoch für große Bitbreiten (das trifft bereits bei acht zu) extrem aufwendig.

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Logo der 1 aus n-Decoder

 

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

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Adress-DECODER (1 aus n-Logik) werden oft im Zusammenwirken mit MULTIPLEXERn (n zu 1 Logik) eingesetzt

MULTIPLEXER - DEMULTIPLEXER-Prinzip

Struktureller Aufbau eines 1 aus 16 Decoders ohne Freigabe 

Struktureller Aufbau eines 1 aus 10 Decoders ohne Freigabe als ProfiLab 2.0 Datei zum Download

1. 1 aus n Decodierung -Funktionsprinzip
2. Decoder-Prinzip-Schaltung
3. Bauelementeliste
4. Decodieraufgaben
5. Verwandte Themen

1. Funktionsprinzip history menue scroll up
Ein Demultiplexer ist im Prinzip eine Anordnung von Schaltern mit einem Eingang (Dateneingang) und n  Ausgängen, die dazu, dient, jeweils eine der Ausgangsleitungen mit dem Eingang zu verbinden, d. h. den Eingang auf die Ausgangsleitung zu schalten. Bei digitalen Signalen an den Dateneingängen werden als Schalter einfache Gatter verwendet. Die Eingangsleitung wird parallel an alle AND-Gatter als Tor geführt; die Ausgänge jedes AND-Gatters sind bilden die Ausgänge des Demultiplexers. Die Öffnung des Tores kann auf direkte Weise durch eine LH-Impulsflanke geschehen, die an einem weiteren Gattereingang liegt.
In den meisten praktischen Fällen erfolgt die Ansteuerung der Gatter jedoch im Dualcode über sog. Adresseneingänge. Hierzu besitzt jedes der m Gatter noch n Adresseneingänge. Außerdem können über einen zusätzlichen gemeinsamen Strobe-Eingang (Sperreingang) alle Eingangsleitungen unabhängig von den Adresseneingängen vom Ausgang getrennt, d. h. gesperrt werden.
Demultiplexer (data selectors) haben somit die Funktion von Auswahlschaltern.
Mit ihrer Hilfe ist es möglich, m verschiedene Signale, die in paralleler Form auf m Leitungen liegen, zeitmultiplex, d. h. zeitlich nacheinander auf eine Ausgangsleitung zu schalten (Zeitvielfach). Die Reihenfolge der Durchschaltung ist zunächst beliebig. 
Meist liegt der Multiplexer als integrierter Schaltkreis mit fest verdrahteten Adressenleitungen vor. Jedem n-stelligen Codewort als Adresse ist dann ein bestimmter Demultiplexer-Datenausgang fest zugeordnet; wenn dieses Codewort an dem Adresseneingang anliegt, ist der Eingang auf den betreffenden Ausgang durchgeschaltet. Erfolgt die Ansteuerung der Adresseneingänge mit einer Impulsfolge über einen Zähler, der im selben Code arbeitet, so werden die Dateneingänge nacheinander zyklisch auf den Ausgang geschaltet. Auf diese Weise lassen sich z. B. Abtastschaltungen oder eine Parallel-Serien-Umwandlung von Codewörtern (Dualzahlen) realisieren.
Man kann den Demultiplexer auch als einstufigen Coder betrachten, bei dem über jedes Codiergatter (als AND-Gatter) noch eine Datenleitung geführt ist und bei dem alle Decodierausgänge auf je einen Ausgang führen.
Der Multiplexer löst die umgekehrte Aufgabe, indem er die parallel ankommenden Daten zeitseriell auf eine Ausgangsleitung verteilt. Jeder Decoder kann auch als Demultiplexer verwendet werden, falls jedes der Decodiergatter noch einen weiteren gemeinsamen Eingang (für die Datenleitung) hat. Die Ansteuerung von Multiplexern und Demultiplexern muss synchron erfolgen.

Logischer Aufbau eines 1 aus 16 Decoders mit Freigabe (STROBE)

Logischer Aufbau eines 1 aus 16 Decoders mit Freigabe (STROBE) als ProfiLab 2.0 Datei zum Download

Logischer Aufbau des 74138 oder i8205

Download des 74138 als ProfiLab 3.0-Datei


2. Prinzipschaltung history menue scroll up
Typischerweise sprechen wir von Auswahldecodern, also denjenigen Bauelementen, ohne die eine Aufteilung in Arbeitsbereiche und Gliederung in Komponenten, welche sich einen BUS teilen sollen, nicht möglich.
 

3. Bauelementelisten Multiplexer
Klasse Bauelemente-Typ Funktion

74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS)

7441 BCD-zu-Dezimal-Decoder
74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS) 7442 BCD-zu-Dezimal-Decoder

74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS)

7445 BCD-zu-Dezimal-Decoder
74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS) 7443 BCD-zu-Dezimal-Decoder

74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS)

74137 1 aus 8-DEMULTIPLEXER (DECODER) mit Adress-Latch und STROBE
74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS) 74138; i8205 1 aus 8-DEMULTIPLEXER (DECODER) STROBE

74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS)

74154 1 aus 16-DEMULTIPLEXER (DECODER) STROBE
74 - ; 74 LS; 47 HCT (CMOS) 7443 8-zu-1-MULTIPLEXER mit negiertem und nichtnegiertem Ausgang; STROBE

4000-er Serie (CMOS)

4028 BCD zu Dezimal-DECODER/ZÄHLER BCD zu 1 aus 10
4000-er Serie (CMOS) 4051 8 zu 1 MULTIPLEXER/DEMULTIPLEXER (1 aus 8) mit 3 Bit Adresseingang, für Analogsignale

elektrische Bauelemente-Übersicht Demultiplexer in verschiedenen Technologien


4. Decodieraufgaben history menue scroll up
Was nun hier folgt, ist theoretisch sinnvoll nur noch mittel Microcontrollern und/oder EPROM-Logik zu lösen. Aber dazu muss man diese eleganten Winzlinge erst einmal für sich erobert und verinnerlicht haben. Und natürlich ist es eine logische Herausforderung, auch komplexe Denkstrukturen zu entwickeln (wobei auffällt (und das ist eine Freikarte für Microcontroller sowie Unterprogramme), dass sich Elemente wiederholen).also auch schon mal ein wenig verschachtelt in den Denkstrukturen geschrieben - das geht nämlich auch schon ;-)
René Rauschenbach's fiese Aufgabe - aber ich hab' sie - sogar mehrere mögliche Lösungen (Arbeitszeit: 2 Stunden für alle von mir gefundenen Varianten)

5. Verwandte Themen history menue scroll up
Decoder schreiben aus einem faktisch beliebigen Eingangscode (einige sind allerdings hierbei privilegiert) einen gewünschten Ausgangscode. Typisch für den hier aufgeführten Bereich sind aller dings die 1 aus n-Decoder - aber der gesamte Bereich ist durchaus weiter gefasst.

Binäre Umcodirerer

1 aus n-Decoder

Multiplexer-Logo

TTL-Liste

Bool'sches Aussagenkalkül

EPROM-Logik



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost im Januar 2000

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus (das haben wir schon den Salat - und von dem weiß ich!) nicht mehr teilzunehemn ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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