Demultiplexer

Ein Demultiplexer ist ein Bauelement oder eine Schaltung, die ein einzelnes Eingangssignal je nach Steuersignal auf eine von mehreren Ausgangsleitungen leitet. Er führt die umgekehrte Operation eines Multiplexers durch. Während ein Multiplexer viele Signale in eins kombiniert, teilt ein Demultiplexer ein Signal wieder in viele auf. Dies ist unverzichtbar in der Telekommunikation, Datenübertragung und Messtechnik, wo mehrere Kanäle eine einzelne Übertragungsleitung gemeinsam nutzen müssen.

In der digitalen Elektronik hat ein Demultiplexer typischerweise einen Dateneingang, mehrere Steuereingänge (sogenannte Select-Leitungen) und mehrere Ausgänge. Ein 1-zu-4-Demultiplexer hat beispielsweise einen Dateneingang und zwei Select-Leitungen, wodurch das Eingangssignal auf eine von vier Ausgangsleitungen geleitet werden kann. Die Select-Leitungen funktionieren als binäre Adressen: mit zwei Select-Leitungen können Sie 22 = 4 Ausgänge adressieren. Mit drei Select-Leitungen können Sie 8 Ausgänge adressieren und so weiter. Zu jedem Zeitpunkt trägt nur eine Ausgangsleitung das Eingangssignal, die anderen bleiben inaktiv.

Demultiplexer gibt es in verschiedenen Ausführungen. Bei der Verarbeitung analoger Signale nutzt ein analoger Demultiplexer Schaltkreise, um ein kontinuierliches Signal auf einen von mehreren Ausgangskanälen zu leiten. In digitalen Systemen werden Demultiplexer aus Logikgattern aufgebaut und sind oft in größere integrierte Schaltungen eingebaut. Software-Demultiplexer trennen verschachtelte digitale Datenströme in Protokollen wie Time-Division-Multiplexing (TDM), bei dem mehrere Kanäle nacheinander in einen einzelnen Datenstrom codiert werden.

Typische Anwendungen und Ausfallarten

Demultiplexer sind in der Seriell-zu-Parallel-Umsetzung, Audio-Routing, Video-Umschaltung und in Telekommunikationsnetzwerk-Geräten Standard. Sie ermöglichen es, eine einzelne hochfrequente Leitung mehrere langsamere Geräte zu versorgen. In der Praxis entstehen Probleme durch Timing-Fehler, wenn sich das Eingangssignal während eines Select-Leitungs-Übergangs ändert, oder durch Übersprechen, wenn Ausgangsleitungen nicht ausreichend isoliert sind. Die Signallaufzeit durch den Demultiplexer, gemessen in Nanosekunden bei digitalen Typen, kann in schnellen Systemen zu Timing-Verletzungen führen.

Der Begriff spiegelt seine Funktion wider: das Präfix 'De-' zeigt eine Umkehrung an, und 'Multiplex' bedeutet viele Signale über einen Kanal. Demultiplexer sind die Inverse zu Multiplexern und werden fast immer in gekoppelten Systemen verwendet; überall dort, wo Signale zur Übertragung gemultiplext werden, müssen sie am Empfänger demultiplext werden.