Однокаскадні дешифратори є найбільш швидкодіючими. Однак їх реалізація з великою розрядністю вхідних слів утруднена, оскільки потрібно виготовити для однієї мікросхеми з n входами, яка виконує функції дешифратора, 2n контактних площадок для реалізації його виходів. А ще потрібні контактні площадки для входів, блока живлення, сигналів управління мікросхемою в цілому. Тому часто ставиться задача виготовлення дешифратора з великим числом контактних площадок на основі мікросхем з обмеженою кількістю контактів. Для цього схема дешифратора складається з декількох каскадів лінійних дешифраторів. Найчастіше ця кількість дорівнює двом.
Функціонування лінійного (прямокутного) дешифратора описується системою n логічних функцій fi , i = 0,1…,2n - 1 (таблиця 7).

Таблиця 7 – Таблиця істинності лінійного дешифратора с n = 3 входами

На рисунок 29 наведена функціональна схема лінійного дешифратора для трьох вхідних змінних x1, x2, x3, які містять відповідно 2n  = 23 = 8 виходів.

Рисунок 29 – Функціональна схема лінійного дешифратора

Кількість входів, які містяться в лінійному дешифраторі:
N = (n + 1) ∙ 2n  , для n = 3 число N = 4∙23 = 32.
Аналітичне подання функцій виходу дешифратора f0,…f7 має вид:

Двокаскадний  дешифратор: перший каскад керує мікросхемами - дешифраторами другого каскаду, другий – мікросхемами - дешифраторами третього каскаду і т.д. Якщо це двокаскадний дешифратор, то дешифратор першого каскаду, який один, і кожен з 4 дешифраторів другого каскаду дешифрує 2 вхідних розряди. Одночасно один з 4 виходів дешифратора першого каскаду дає дозвіл на роботу відповідного йому дешифратора другого каскаду. В результаті на одному з виходів цього дешифратора з’явиться сигнал. На виходах інших трьох дешифраторів в цей час поява сигналів буде заборонена. розрядів Оскільки дешифраторів в другому каскаді 4, то сумарно дешифратор має 16 виходів (рисунок 30). При цьому тільки на одному з цих 16 виходів буде знаходиться одиничний сигнал.
Розглянемо більш детально роботу приведеної на рисунку 2.5 схеми. На дешифратора DC0 першого каскаду заведені розряди x1, x2 комбінації двійкового коду, яка дешифрується. Кожний з входів Е дешифраторів DC1 – DC4 зв’язаний з одним з виходів дешифратора DC4. Тому в кожний момент часу тільки один дешифратор, на який подається сигнал дозволу с дешифратора DC0, дешифрує вказані розряди. Тобто він дешифрує два молодших розряду x3, x4 вхідної кодової комбінації, які подаються на його адресні  входи.

Рисунок 30 – Функціональна схема двокаскадного дешифратор

До кожного дешифратора другого каскаду можна підключити третій аналогічно з другим і т.д. і таким чином набрати схему, яка дешифрує двійкові комбінації будь-якою розрядності. Недоліком каскадного з’єднання дешифраторів є зростання часу роботи дешифратора, тому що на кожному каскаді дешифратора відбувається  затримка  вхідного сигналу.

Рисунок  31– Функциональна схема трьох каскадного дешифратора

Розглянутий вище на рисунку 31 дешифратор, одержаний з допомогою каскадного з’єднання двох дешифраторів з двома виходами і одним адресним входом, називається ще пірамідальним дешифратором.
На рисунку 32 подана функціональна схема пірамідального дешифратора з трьома каскадами, трьома входами і вісьма виходами. Його достоїнством є те, що він використовує для своєї реалізації тільки 2 входи, а недоліком  – затримка корисного сигналу на другому і третьому каскаді.Такий дешифратор легко реалізується на схемах І з двома входами, в чому й полягає його основне достоїнство.

Рисунок 32 – Функциональна схема пірамідального дешифратора

Матричні дешифратори вирішують питання дешифрування багатозначних позиційних кодів, які подаються у вигляду матриць. На риснку 31 подана функціональна схема дешифратора на 6 входів.
Вхідні сигнали в матричному дешифраторі з’являються одночасно на одному із входів зверху і одному із входів зліва. Відповідно активізується одна із 9 схем І матриці і на її виході з’явиться 1.
Кількість виходів і схем І в дешифраторі N = n∙k де n, k – число його входів. Кожному виходу відповідає одна з N двійкових функцій:
fy = xi∙yj; i = 1, 2…,k; j = 1,2,…,n; y = 1,2,…,N.

Рисунок 33 – Матричний дешифратор

Для матричного дешифратора на рисунку 1 це будуть такі функції:
f1 = x1∙y1, f2 = x2∙y1, f3 = x3∙y1;
f4 = x1∙y2, f5 = x2∙y2, f1 = x1∙y1;
f7 = x1∙y3, f8 = x2∙y3, f9 = x3∙y3.                   
Реалізується дешифратор на схемах І з двома входами використовується в багатьох електронних пристроях, як, наприклад, в засобах відображення інформації.
Двохступінчатий дешифратор на основі матричного
Перша ступінь має в своєму складі звичайні лінійні дешифратори DC1 и DC2, друга ж містить матричний дешифратор. Старші и молодші розряди вхідної кодової комбінації подаються в рівній чи близькій до неї кількості на дешифратори DC1, DC2 і дешифруються кожним із них окремо (див. рисунок 2). Сигнали з виходів дешифраторів DC1 і DC2 подаються на входи матричного дешифратора і активізують один із його виходів, що і є ознакою дешифрування вхідної кодової комбінації.
Основним достоїнством двохступінчатого матричного дешифратора являється простота його реалізації.

Рисунок 34 – Двохступінчатий дешифратор на основі матричного