Elektronische schakeling
In digitale elektronische schakelingen nemen elektrische signalen discrete waarden aan, om logische en numerieke waarden voor te stellen. Deze waarden vertegenwoordigen de informatie die wordt verwerkt. In de overgrote meerderheid van de gevallen wordt binaire codering gebruikt: één spanning (gewoonlijk de positievere waarde) vertegenwoordigt een binaire ‘1’ en een andere spanning (gewoonlijk een waarde dicht bij het aardpotentiaal, 0 V) vertegenwoordigt een binaire ‘0’. Digitale schakelingen maken op grote schaal gebruik van transistors, die onderling verbonden zijn om logische poorten te creëren die de functies van Booleaanse logica vervullen: AND, NAND, OR, NOR, XOR en combinaties daarvan. Transistors die onderling verbonden zijn om positieve terugkoppeling te geven, worden gebruikt als latches en flip flops, schakelingen die twee of meer metastabiele toestanden hebben, en in één van deze toestanden blijven totdat zij door een externe input worden gewijzigd. Digitale schakelingen kunnen derhalve logica en geheugen verschaffen, waardoor zij in staat zijn willekeurige rekenfuncties uit te voeren. (Geheugen op basis van flip-flops staat bekend als statisch willekeurig toegankelijk geheugen (SRAM). Geheugen gebaseerd op de opslag van lading in een condensator, dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen (DRAM) wordt ook veel gebruikt.)
Het ontwerpproces voor digitale schakelingen verschilt fundamenteel van het proces voor analoge schakelingen. Elke logische poort regenereert het binaire signaal, zodat de ontwerper geen rekening hoeft te houden met vervorming, versterkingsregeling, offsetspanningen en andere problemen waarmee een analoog ontwerp wordt geconfronteerd. Als gevolg hiervan kunnen uiterst complexe digitale schakelingen, met miljarden logische elementen geïntegreerd op een enkele siliciumchip, tegen lage kosten worden gefabriceerd. Dergelijke digitale geïntegreerde schakelingen zijn alomtegenwoordig in moderne elektronische apparaten, zoals rekenmachines, mobiele telefoontoestellen en computers. Naarmate digitale schakelingen complexer worden, worden vraagstukken van tijdvertraging, logische races, vermogensdissipatie, niet-ideale schakelingen, on-chip en inter-chip belasting, en lekstromen, beperkingen voor circuitdichtheid, snelheid en prestaties.
Digitale schakelingen worden gebruikt om computerchips voor algemene doeleinden te maken, zoals microprocessoren, en op maat ontworpen logische schakelingen, bekend als toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen (ASIC’s). Field-programmable gate arrays (FPGA’s), chips met logische circuits waarvan de configuratie na fabricage kan worden gewijzigd, worden ook veel gebruikt voor prototyping en ontwikkeling.