多路复用器、解复用器

学习分析数字电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

事实上，你会学到更多建立和分析实际电路，让您的测试设备提供“答案”，而不是书本或其他人。要成功进行回路构建练习，请执行以下步骤：

1. 绘制待分析数字电路的原理图。
2. 在试验板或其他方便的介质上小心地构建此电路。
3. 检查电路结构的准确性，将每条导线连接到每个连接点，并在图上逐一验证这些元件。
4. 分析电路，确定给定输入条件下的所有输出逻辑状态。
5. 仔细测量这些逻辑状态，以验证分析的准确性。
6. 如果有任何错误，请根据图仔细检查电路结构，然后仔细重新分析电路并重新测量。

始终确保电源电压水平在您计划使用的逻辑电路的规格范围内。如果为TTL，则电源必须是一个5伏的稳压电源，调整到尽可能接近5.0伏直流电。

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

想象一个电话系统，电话单元之间只有一对导线。为了简单起见，让我们把每台电话都看作是一个声源(未放大)单元，麦克风直接产生的电压驱动另一端的扬声器:

如果我们要安装第二条电话线，以容纳另一对相互交谈的人，这肯定会起作用，但由于长途电线的成本，这样做可能会很昂贵：

但是，假设我们安装了一组DPDT交换机，它们沿着同一对导线(只有一条电话“线路”)交换两个电话对话。这种通用技术被称为多路复用．开关将根据线路两端的时钟同步，并反复循环:

如果切换频率为1hz，对话对任何一个听众来说听起来会是什么样子?如果是10hz呢?如果是40千赫呢?

大多数现代模拟示波器能够在屏幕上显示多个记录道（标准为双记录道），即使示波器使用的CRT本身可能只有一个电子枪，因此一次只能在屏幕上“绘制”一个飞点。

带有单管显示管的示波器通过这种方式实现了双迹线功能多路复用同一CRT的两个输入通道。这种多路复用通常有两种不同的模式:候补和切．

解释这些多路复用技术是如何工作的，以及什么条件会促使您使用这两种不同的多路复用模式。我强烈鼓励您实验在其中一个示波器上显示两种不同的信号作为您的研究。比起从书上读到的，你更有可能从实际操作中学到更多的东西。

各种实际的电子应用要求多路复用在该系统中，多个输入信号被单独选择，一次一个，但速度非常快，通过单个通道进行通信。电话系统使用这种技术在单个线对上“集中”多个语音对话，大多数模拟双道示波器使用这种技术，允许单管阴极射线管一次在屏幕上显示多个信号轨迹。

为了在这些多路复用应用中快速选择(或切换)模拟信号，我们需要某种形式的半导体通/关开关，能够快速切换时间、低通(通)阻抗和高阻塞(关)阻抗。值得庆幸的是，有一种普通而廉价的设备，叫做CMOS双边开关:

这种混合模拟/数字设备使用数字逻辑信号（高/低）来激活CMOS晶体管组件的栅极，以打开和关闭模拟信号。这就像在一个集成电路中有四个低电流固态继电器一样。当控制线变为“高”（标准CMOS逻辑电平）时，相应的开关进入其导电（“开”）状态。当控制线路变为“低”时，开关关闭。因为它是场效电晶体当我们打开和关闭时，控制线产生的电流可以忽略不计(就像CMOS逻辑门输入)。

然而，如果我们要使用这种双边开关沿着一条公共信号线多路传输模拟信号，我们必须添加一些附件组件来控制在任何给定时间哪个开关（四个开关中的一个）处于活动状态。以该电路为例，我们使用四个双边开关多路传输来自四个加速度计的电压信号（在振动测试夹具上测量加速度）：

确定原理图中所示的必要的“神秘设备”，它允许二进制输入(S₀和S_1.具有四种高/低状态组合：00、01、10和11）以仅激活一一次双向切换。

多路复用器和解复用器学生们第一次了解他们时，往往会把他们彼此混淆。尽管它们看起来相似，但它们的功能肯定不同。此处所示为多路复用器和解复用器，每个使用多位置开关符号来指示各自电路内的选择功能：

在确定哪个是哪个之后，用你自己的语言提供“多路复用器”和“解复用器”的定义。

74HC150是一种高速CMOS (ttl兼容)集成电路多路复用器，也称为数据选择器. 它通常作为24针DIP“芯片”提供。识别74HC150的端子，并在此处标记：

特别注意四个“选择”端子以及单个输出端子的位置。

这个特定的集成电路可以“选择”什么类型的电气“数据”?例如，它能否从麦克风中选择模拟波形，比如人类的语音?它是否仅限于离散TTL信号(低电压和高电压，0伏和5伏直流)?你怎么知道?

多路复用器或数据选择器可用于生成任意真值表函数。以16通道多路复用器符号旁边显示的布尔SOP表达式为例：

显示为响应数据选择(A、B、C和D)输入而使多路复用器输出指定逻辑状态所必需的线连接。

74HC154是一款高速CMOS（TTL兼容）集成电路解码器，具有四条输入线和十六条输出线：

根据所示的输入条件，识别所有输出终端的逻辑状态。

现在，识别相同电路的逻辑状态，这次是将方波(开/关脉冲)逻辑信号应用于使能端子:

74HC154是一种高速CMOS (ttl兼容)集成电路解码器，也可用作解复用器:

如果使用这个芯片作为信号输入，我们使用什么终端(s)解复用器而不仅仅是一个解码器?

74HC137和74HC237解码器/解复用集成电路有一些其他解码器/解复用器没有的特性:地址自锁. 解释此附加功能是什么，它是如何工作的，以及如果需要在不需要地址锁存的应用程序中使用其中一个集成电路，您将如何禁用此功能。

当第一次了解到编码器,解码器，多路复用器和解复用器，学生经常把它们弄混。根据你自己的研究，用你自己的语言，为这四种数字功能写出简洁的定义(配有插图)。另外，确定哪两种数字功能通常由同一集成电路执行。

以下示意图显示了一个八步任意波形发生器。模拟多路复用器一次选择八个电位计信号中的一个，以时钟脉冲的速度从一个信号步进到下一个信号：

解释什么影响做空双边开关将打开输出波形。尽可能具体。

预测这个“集中器”电路(它将8个数字输入“集中”成一条单一的、多路复用的通信线路，并在接收端扩展成8个输出)的操作将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

时钟脉冲发生器停止脉冲:

在74151芯片的W输出上的引脚断裂，留下那根线浮动:

74138芯片G2A输入端的引脚断裂，使其浮动：

使74151芯片上的引脚断裂，使其浮动:

对于每一种情况，请解释为什么？由此产生的影响将会发生。

多路复用器或数据选择器可用于生成任意真值表函数。以这个真值表为例，它显示在16通道多路复用器的符号旁边:

显示为响应数据选择(A、B、C和D)输入而使多路复用器输出指定逻辑状态所必需的线连接。

下面的示意图适用于两个输入选择器电路，它(顾名思义)从两个输入端中选择一个发送到输出端:

确定“选择控件”输入行必须处于什么状态才能选择“输入”_A.要发送到输出，以及它必须处于什么状态才能选择输入_B到输出。