Elektronický obvod

Hlavní článek: V digitálních elektronických obvodech nabývají elektrické signály diskrétních hodnot, které reprezentují logické a číselné hodnoty. Tyto hodnoty představují zpracovávané informace. V naprosté většině případů se používá binární kódování: jedno napětí (obvykle kladnější hodnota) představuje binární „1“ a jiné napětí (obvykle hodnota blízká zemnímu potenciálu, 0 V) představuje binární „0“. Digitální obvody hojně využívají tranzistory, které jsou vzájemně propojeny a vytvářejí logická hradla zajišťující funkce booleovské logiky: AND, NAND, OR, NOR, XOR a jejich kombinace. Tranzistory propojené tak, aby poskytovaly kladnou zpětnou vazbu, se používají jako západky a klopné obvody, které mají dva nebo více metastabilních stavů a zůstávají v jednom z těchto stavů, dokud je nezmění vnější vstup. Digitální obvody tak mohou poskytovat logiku a paměť, což jim umožňuje provádět libovolné výpočetní funkce. (Paměť založená na klopných obvodech je známá jako statická paměť s náhodným přístupem (SRAM). Široce se používá také paměť založená na ukládání náboje v kondenzátoru, dynamická paměť s náhodným přístupem (DRAM))

Proces návrhu číslicových obvodů se zásadně liší od procesu návrhu analogových obvodů. Každé logické hradlo regeneruje binární signál, takže konstruktér nemusí brát v úvahu zkreslení, řízení zesílení, offsetová napětí a další problémy, s nimiž se setkává při analogovém návrhu. V důsledku toho lze s nízkými náklady vyrábět extrémně složité digitální obvody s miliardami logických prvků integrovaných na jediném křemíkovém čipu. Takové digitální integrované obvody jsou všudypřítomné v moderních elektronických zařízeních, jako jsou kalkulačky, mobilní telefony a počítače. Jak se digitální obvody stávají složitějšími, stávají se omezeními hustoty, rychlosti a výkonu obvodů otázky časového zpoždění, logických závodů, rozptylu energie, neideálního spínání, zatížení na čipu a mezi čipy a unikajících proudů.

Digitální obvody se používají k vytváření výpočetních čipů pro všeobecné účely, jako jsou mikroprocesory, a logických obvodů navržených na míru, známých jako aplikačně specifické integrované obvody (ASIC). Polní programovatelná hradlová pole (FPGA), čipy s logickými obvody, jejichž konfiguraci lze po výrobě měnit, se také široce používají při tvorbě prototypů a vývoji.