demultiplexen

Demultiplexing ist der Prozess, bei dem ein kombiniertes Signal in seine ursprünglichen Komponenten aufgeteilt wird. Ein Demultiplexer (häufig als Demux abgekürzt) nimmt eine Eingangsleitlung mit zeitgeteilten oder frequenzgeteilten Daten und leitet diese basierend auf Steuersignalen, sogenannte Select-Leitungen, zur korrekten Ausgangsleitung weiter. Dies kehrt die Arbeit eines Multiplexers auf der Sendeseite um und ist in jedem Kommunikations- oder Datensystem unverzichtbar, in dem mehrere Signale einen physikalischen Kanal gemeinsam nutzen.

In der digitalen Elektronik hat ein integrierter Demultiplexer-Schaltkreis in der Regel einen Eingang, mehrere Ausgänge und eine Reihe von Adress- oder Select-Pins. Ein 1-zu-8-Demux hat beispielsweise 3 Select-Leitungen (da 2 hoch 3 gleich 8 ist), die bestimmen, welche der 8 Ausgangsleitungen das Eingangssignal zu einem bestimmten Zeitpunkt erhält. Die Select-Leitungen führen üblicherweise binäre Werte: Wenn Sie den Select-Pins das binäre Muster 101 zuführen, verbindet sich der Eingang mit Ausgang 5. Das Schalten erfolgt in modernen Logik-Chips im Nanosekunden-Bereich.

Analoger und digitaler Bereich

In Zeitmultiplex-Systemen (TDM), wie älteren Telefon-Vermittlungen oder seriellen Datenbussen, stellt Demultiplexing sequenzielle Abtastwerte oder Bytes wieder her. Bei Frequenzmultiplex (FDM) nutzt Demultiplexing Filter oder Frequenzwähler, um Signale zu trennen, die verschiedene Bänder innerhalb desselben physikalischen Kanals belegen; dies ist in Rundfunk und Kabelfernsehen verbreitet. Die beiden Verfahren erfordern unterschiedliche Hardware: TDM-Demuxe sind üblicherweise digitale Logik-Schaltkreise, während FDM-Demuxe auf abgestimmte Filter, Resonanzkreise oder softwaregestützte Techniken in modernen Systemen angewiesen sind.

Timing ist der kritische Fehlerpunkt beim Demultiplexing. Wenn die Select-Signale bei Sender und Empfänger nicht synchronisiert sind oder wenn Clock-Skew Jitter verursacht, treffen Daten an der falschen Ausgangsleitung an oder werden beschädigt. Industrielle Systeme nutzen Clock-Recovery-Schaltungen oder dedizierte Synchronisationsleitungen, um die Phasenausrichtung zu halten. Jede Abweichung zwischen der Multiplexing-Geschwindigkeit und der Demultiplexing-Geschwindigkeit führt zu Bitfehlern oder verlorenen Abtastwerten.

Demultiplexing kommt in industriellen Steuerungs- und Kommunikationsnetzwerken überall vor. In speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen) leiten Demuxe Sensoreingänge von einem gemeinsamen Analog-Digital-Wandler auf verschiedene Speicherregister. In Feldbus-Protokollen und Industrial Ethernet trennt Demultiplexing Datenverkehr, der für verschiedene Geräte oder Funktionen auf einem gemeinsamen Medium bestimmt ist. Der Begriff selbst spiegelt die Struktur seiner Entsprechung wider: Multiplex kombiniert, Demultiplexing trennt.