Multiplexer vs. Demultiplexer: Wichtige Unterschiede und Anwendungen

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Was ist ein Multiplexer und wie funktioniert er?

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Ein Multiplexer, manchmal als Mux abgekürzt, ist ein Gerät, das zahlreiche Eingangssignale zu einem Ausgangssignal kombiniert. Er wählt jeweils eines der Eingangssignale aus, das gesendet werden soll, und fungiert als Datenselektor. Dadurch können mehrere Signale einen einzigen Übertragungskanal oder eine Ressource gemeinsam nutzen, z. B. Computerspeicher oder eine Glasfaserleitung oder ein Glasfaserkabel. So funktioniert ein Multiplexer: Eingänge: Es gibt mehrere Eingangsleitungen am Multiplexer, und jede überträgt ein anderes Signal. Je nach Multiplexertyp kann sich die Anzahl der Eingangsleitungen ändern, typische Beispiele sind jedoch 2-zu-1-, 4-zu-1- und 8-zu-1-Multiplexer.

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Auswahlleitungen: Der Multiplexer verfügt neben den Eingangsleitungen über eine oder mehrere Auswahlleitungen. Welches Eingangssignal an den Ausgang gesendet wird, wird durch diese Leitungen bestimmt. Die Werte der Auswahlleitungen dienen als Code, der dem Multiplexer mitteilt, welchen Eingang er auswählen soll.

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Ausgabe: Das ausgewählte Signal wird über eine einzige Ausgabeleitung des Multiplexers übertragen. Auch wenn mehrere Eingangssignale vorhanden sind, kann immer nur ein Eingangssignal gleichzeitig ausgegeben werden.

Grundlegende Anforderungen an einen Multiplexer

Mehrere Dateneingänge: Normalerweise als D0, D1 usw. bezeichnet.
Auswahlleitungen: Steuerleitungen, die entscheiden, welcher Eingang an den Ausgang gesendet wird, z. B. S0, S1 usw.
Ausgabeleitung: Der eine Kanal, auf dem die ausgewählten Daten gesendet werden.

Warum wird ein Multiplexer verwendet?

Effektive Bandbreitennutzung: Spart wichtige Bandbreitenressourcen, indem viele Signale zu einem kombiniert werden.
Geringere Übertragungskosten: Geringere Übertragungskosten resultieren aus weniger Kanälen.
Zentrale Steuerung: Die zentrale Steuerung erleichtert die Auswahl und den Wechsel zwischen mehreren Datenquellen.

Was ist ein Demultiplexer?

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Ein Demultiplexer, oft als Demux abgekürzt, ist das Gegenteil eines Multiplexers. Er verwendet eine Sammlung von Steuersignalen, um ein einzelnes Eingangssignal auf eine oder mehrere Ausgangsleitungen zu verteilen. Betrachten Sie es als einen Datensplitter, der einen einzelnen Stream nimmt und ihn je nach Bedarf an verschiedene Standorte sendet.

Was macht ein Demultiplexer?

Akzeptiert ein einzelnes Eingangssignal.
Verwendet eine Auswahl von Zeilen, um den Eingang zu dekodieren.
Verteilt die dekodierten Daten auf mehrere Ausgabekanäle.

Wie funktioniert ein Demultiplexer?

Mithilfe von Steuersignalen kann ein Demultiplexer ein einzelnes Eingangssignal an eine oder mehrere Ausgangsleitungen weiterleiten. Ein Demultiplexer besteht in seiner einfachsten Version aus einer Eingangsleitung, (n) Auswahlleitungen und (2^n) Ausgangsleitungen. Die zugewiesene Ausgangsleitung des Eingangssignals wird durch die Auswahlleitungen bestimmt. Wenn es beispielsweise zwei Auswahlleitungen gibt, kann der Demultiplexer vier Ausgangsleitungen haben. Das Ziel des Eingangssignals wird durch die Steuersignale bestimmt. Das Eingangssignal wird an einen bestimmten Ausgang geleitet, wenn ein Steuersignal an den Demultiplexer angelegt wird, wodurch diese bestimmte Ausgangsleitung aktiviert wird. Im Wesentlichen „demultiplext“ der Demultiplexer das Eingangssignal und leitet es durch die Steuersignale an die angegebene Ausgangsleitung weiter. In digitalen Systemen und Kommunikationsnetzwerken werden Demultiplexer häufig verwendet, um Daten von einer einzigen Quelle an mehrere Ziele zu leiten und so eine effektive Datenverteilung und -übertragung zu ermöglichen.

Video zu Multiplexern und DeMultiplexern

Unterschied zwischen Multiplexer und Demultiplexer

Funktion	Multiplexer	Demultiplexer
Anzahl der Eingänge	Mehrere	Einzeln
Anzahl der Ausgänge	Einzeln	Mehrere
Funktion	Datenselektor	Datenverteiler
Typischer Anwendungsfall	Signale zur Übertragung kombinieren	Signale zur Verteilung replizieren

Warum wird ein Multiplexer als Datenselektor bezeichnet?

Weil er basierend auf dem Steuersignal einen bestimmten Datenstrom aus mehreren Optionen auswählt.

Warum wird ein Demultiplexer als Datenverteiler bezeichnet?

Weil er einen einzelnen Datenstrom repliziert und ihn basierend auf dem Steuercode an mehrere Ziele sendet.

Wo wird ein Multiplexer verwendet?

Analog-Digital-Umwandlung: Mehrere analoge Signale werden ausgewählt und mithilfe von Multiplexern in ein digitales Format zur Verarbeitung in elektronischen Geräten umgewandelt. Dies wird häufig in Instrumentierungs- und Datenerfassungssystemen verwendet.
Datenrouting: Um eine effektive Datenverarbeitung und -steuerung zu ermöglichen, werden in digitalen Systemen Multiplexer eingesetzt, um Daten von mehreren Quellen zu einem einzigen Ziel zu leiten.
Adressdekodierung: Multiplexer werden in digitalen Systemen verwendet, um Adressen in Eingabe-/Ausgabe- und Speichergeräten zu dekodieren. Dadurch kann das System bestimmte Speicherbereiche oder Geräte entsprechend Steuersignalen auswählen.
Anzeigesysteme: Um auszuwählen, welche Anzeigesegmente gesteuert werden und in welche Daten eingegeben werden sollen, werden in LED- und LCD-Systemen Multiplexer verwendet.

Wo werden Demultiplexer verwendet?

Kommunikationssysteme: Dieselben Daten können mithilfe von Demultiplexern, die ein einzelnes Eingangssignal auf mehrere Ausgangsleitungen aufteilen, an mehrere Orte übertragen werden. Demultiplexer werden beispielsweise in der Telekommunikation verwendet, um mehrere Datenströme von einer einzigen Übertragungsleitung aufzuteilen.
Datenverteilung: In Kommunikationsnetzwerken werden Demultiplexer verwendet, um Daten effizient zu übertragen und zu verteilen, indem eingehende Signale je nach Steuersignalen an den richtigen Ort weitergeleitet werden.
Parallel-Seriell-Konvertierung: Demultiplexer können verwendet werden, um Daten aus mehreren Streams parallel über serielle Kommunikationskanäle zu übertragen, indem sie in einen einzigen seriellen Stream konvertiert werden.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Multiplexer und Demultiplexer wesentliche Teile digitaler Systeme sind, die unterschiedliche, aber sich ergänzende Aufgaben erfüllen. Da sie die Grundlage moderner digitaler Kommunikations- und Steuerungssysteme bilden, müssen Ingenieure und Fans gleichermaßen ihre Unterschiede und Verwendungsmöglichkeiten verstehen. Diese Geräte sind im sich ständig verändernden Bereich der digitalen Elektronik nach wie vor unverzichtbar, unabhängig davon, ob sie zur Verteilung von Daten an verschiedene Ziele oder zur Optimierung der Bandbreitennutzung mit Multiplexern und Demultiplexern verwendet werden.