Elektronisk kredsløb

Hovedartikel: Digital elektronik

I digitale elektroniske kredsløb antager elektriske signaler diskrete værdier, for at repræsentere logiske og numeriske værdier. Disse værdier repræsenterer den information, der bliver behandlet. I langt de fleste tilfælde anvendes binær kodning: en spænding (typisk den mere positive værdi) repræsenterer en binær “1”, og en anden spænding (normalt en værdi nær jordpotentialet, 0 V) repræsenterer en binær “0”. Digitale kredsløb gør i vid udstrækning brug af transistorer, der er forbundet med hinanden for at skabe logiske porte, der leverer funktionerne i boolsk logik: AND, NAND, OR, NOR, XOR og kombinationer heraf. Transistorer, der er indbyrdes forbundet med henblik på at give positiv feedback, anvendes som latches og flipflops, kredsløb, der har to eller flere metastabile tilstande og forbliver i en af disse tilstande, indtil de ændres af et eksternt input. Digitale kredsløb kan derfor indeholde logik og hukommelse, hvilket gør dem i stand til at udføre vilkårlige beregningsfunktioner. (Hukommelse baseret på flip-flops er kendt som statisk random-access-hukommelse (SRAM). Hukommelse baseret på lagring af ladning i en kondensator, dynamisk random-access-hukommelse (DRAM), er også meget udbredt.)

Designprocessen for digitale kredsløb er grundlæggende forskellig fra processen for analoge kredsløb. Hver logisk gate regenererer det binære signal, så designeren behøver ikke at tage hensyn til forvrængning, forstærkningsstyring, offset-spændinger og andre problemer, som man står over for i et analogt design. Som følge heraf kan ekstremt komplekse digitale kredsløb med milliarder af logiske elementer integreret på en enkelt siliciumchip fremstilles til en lav pris. Sådanne digitale integrerede kredsløb er allestedsnærværende i moderne elektroniske apparater som f.eks. lommeregnere, mobiltelefoner og computere. Efterhånden som digitale kredsløb bliver mere og mere komplekse, bliver spørgsmål om tidsforsinkelse, logikløb, strømforbrug, ikke-ideelle skift, belastning på og mellem chips samt lækstrømme til begrænsninger for kredsløbenes tæthed, hastighed og ydeevne.

Digitale kredsløb anvendes til at skabe generelle computerchips, f.eks. mikroprocessorer, og specialdesignede logikkredsløb, såkaldte applikationsspecifikke integrerede kredsløb (ASIC’er). FPGA’er (Field-programmable gate arrays), chips med logiske kredsløb, hvis konfiguration kan ændres efter fremstillingen, anvendes også i vid udstrækning til prototypefremstilling og udvikling.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.