Circuito elettronico
Nei circuiti elettronici digitali, i segnali elettrici assumono valori discreti, per rappresentare valori logici e numerici. Questi valori rappresentano l’informazione che viene elaborata. Nella stragrande maggioranza dei casi, viene utilizzata la codifica binaria: una tensione (tipicamente il valore più positivo) rappresenta un ‘1’ binario e un’altra tensione (solitamente un valore vicino al potenziale di terra, 0 V) rappresenta uno ‘0’ binario. I circuiti digitali fanno ampio uso di transistor, interconnessi per creare porte logiche che forniscono le funzioni della logica booleana: AND, NAND, OR, NOR, XOR e loro combinazioni. I transistor interconnessi in modo da fornire una retroazione positiva sono usati come latches e flip flops, circuiti che hanno due o più stati metastabili, e rimangono in uno di questi stati finché non vengono cambiati da un input esterno. I circuiti digitali possono quindi fornire logica e memoria, permettendo loro di eseguire funzioni di calcolo arbitrarie. (La memoria basata sui flip-flop è nota come memoria statica ad accesso casuale (SRAM). La memoria basata sull’immagazzinamento della carica in un condensatore, la memoria dinamica ad accesso casuale (DRAM) è anche ampiamente utilizzata.)
Il processo di progettazione dei circuiti digitali è fondamentalmente diverso da quello dei circuiti analogici. Ogni porta logica rigenera il segnale binario, quindi il progettista non ha bisogno di tenere conto della distorsione, del controllo del guadagno, delle tensioni di offset, e di altre preoccupazioni affrontate in un progetto analogico. Di conseguenza, circuiti digitali estremamente complessi, con miliardi di elementi logici integrati su un singolo chip di silicio, possono essere fabbricati a basso costo. Tali circuiti integrati digitali sono onnipresenti nei moderni dispositivi elettronici, come calcolatrici, telefoni cellulari e computer. Man mano che i circuiti digitali diventano più complessi, i problemi di ritardo temporale, le corse logiche, la dissipazione di potenza, la commutazione non ideale, il carico on-chip e inter-chip, e le correnti di dispersione, diventano limiti alla densità del circuito, alla velocità e alle prestazioni.
I circuiti digitali sono usati per creare chip di calcolo di uso generale, come i microprocessori, e circuiti logici personalizzati, noti come circuiti integrati specifici per le applicazioni (ASIC). Gli FPGA (Field-programmable gate array), chip con circuiti logici la cui configurazione può essere modificata dopo la fabbricazione, sono anche ampiamente utilizzati nella prototipazione e nello sviluppo.