디코더·멀티플렉서 IC의 원리와 응용

디코더 IC와 멀티플렉서(MUX) IC는 디지털 회로에서 신호를 선택하고 분배하는 핵심 소자입니다. 메모리 주소 지정, 데이터 라우팅, 신호 변환 등 다양한 분야에서 활용되며, 복잡한 시스템을 효율적으로 설계할 수 있게 해줍니다.

1. 디코더 IC란?

디코더(Decoder) IC는 n비트 입력을 받아 2ⁿ개의 출력 중 하나를 활성화하는 회로입니다. 즉, 입력 코드에 따라 특정 출력 라인이 선택되어 '1' 신호가 전달됩니다.

• ✔ 2→4 디코더: 2비트 입력 → 4개 출력
• ✔ 3→8 디코더: 3비트 입력 → 8개 출력
• ✔ 4→16 디코더: 4비트 입력 → 16개 출력

대표적인 디코더 IC: 74138 (3→8 디코더), 4028 (BCD→10 디코더)

2. 멀티플렉서 IC란?

멀티플렉서(Multiplexer, MUX) IC는 여러 입력 신호 중 하나를 선택해 출력으로 전달하는 회로입니다. 선택 신호(Select Line)에 의해 출력 경로가 결정됩니다.

• ✔ 2:1 멀티플렉서 → 입력 2개 중 하나 선택
• ✔ 4:1 멀티플렉서 → 입력 4개 중 하나 선택
• ✔ 8:1 멀티플렉서 → 입력 8개 중 하나 선택

대표적인 멀티플렉서 IC: 74157 (4:1 MUX), 4051 (아날로그 멀티플렉서)

3. 디코더와 멀티플렉서의 차이점

구분	디코더 IC	멀티플렉서 IC
기능	입력 코드를 출력 라인으로 변환	여러 입력 중 하나를 선택해 출력
출력 개수	2ⁿ개	1개
대표 응용	메모리 주소 디코딩	데이터 경로 선택

4. 디코더 IC의 응용

• 메모리 주소 지정: 입력 주소에 따라 특정 메모리 블록 활성화
• 7세그먼트 디스플레이 구동: 숫자 표시를 위한 디코딩
• 명령 디코딩: CPU가 실행할 명령을 해석

5. 멀티플렉서 IC의 응용

• 데이터 선택: 여러 소스 중 하나를 출력으로 전달
• 신호 라우팅: 통신 회로에서 경로 선택
• 제어 회로: 조건부 연산 구현
• ADC 채널 선택: 여러 센서 입력 중 하나 선택

6. 디코더·멀티플렉서 IC의 장단점

장점

• ✔ 신호 분배와 선택을 단순화
• ✔ 회로 설계의 효율성 향상
• ✔ 소형화와 집적화 가능

단점

• 📌 출력 개수가 많아지면 회로 복잡성 증가
• 📌 전파 지연(Propagation Delay) 문제

7. 미래적 관점

디코더와 멀티플렉서 IC는 단순한 소자이지만, FPGA·SoC 내부에서도 여전히 기본 블록으로 사용됩니다. 앞으로는 저전력 설계, 고속 동작, 아날로그/디지털 혼합 회로에서의 활용이 확대될 것으로 전망됩니다.

결론

디코더 IC와 멀티플렉서 IC는 디지털 회로에서 신호를 선택하고 분배하는 핵심 소자입니다. 메모리 주소 지정, 데이터 경로 선택, 신호 변환 등 다양한 응용에서 활용되며, 오늘날에도 모든 디지털 시스템의 기본 구성 요소로 자리잡고 있습니다. 지금까지 “Circuit DesZ” 였습니다.

다음 글에서는 ‘ADC/DAC IC의 동작 원리와 응용’을 주제로 아날로그와 디지털 변환 기술을 다뤄보겠습니다.