Was ist eine digitale integrierte Schaltung?
Eine digitale integrierte Schaltung (IC) ist eine hochgradig miniaturisierte elektronische Schaltung, die mit einzelnen Spannungspegeln arbeitet und in ein kleines Gehäuse eingebaut ist. Es wird üblicherweise mit Gleichstromversorgungen mit niedriger Spannung betrieben. Typische Versorgungsspannungen liegen bei 5 und 3,3 Volt (V). Frühere digitale integrierte Schaltkreise arbeiteten mit 12-V-Netzteilen.
In der digitalen integrierten Schaltung werden verschiedene Arten von Halbleitern, Widerständen und Kondensatoren verwendet. Die einfachste digitale integrierte Schaltung könnte ein 14-poliger Dual-In-Line-Baustein oder Mikrochip sein, der sechs eingebaute digitale Inverter aufweist. Jeder Wechselrichter verwendet einen einzelnen Pin als Eingang und einen einzelnen Pin als Ausgang. Der Wechselrichter gibt ein "High" aus, wenn ein "Low" in den Eingang eingespeist wird, aber wenn ein "High" in den Eingang eingespeist wird, ist der Ausgang "Low". Deshalb wird er Wechselrichter genannt.
In der Elektronik, in Computern, Mobiltelefonen und digitalen Geräten gibt es so viele Arten digitaler integrierter Schaltungen, die alle Arten von Funktionen ausführen, einschließlich mathematischer Berechnungen unter Verwendung des Binärzahlensystems. In einem 8-Bit-Mikrocomputer wird ein Satz von 8 Bits als Byte bezeichnet. Jedes Byte kann eine Zahl von 0 bis 255 oder –128 bis +127 darstellen. In bestimmten Berechnungsmodi, die als binär codierte Dezimalzahl bezeichnet werden, kann das Byte eine Zahl von 00 bis 99 darstellen.
Es gibt analoge integrierte Schaltkreise, die alle möglichen analogen Funktionen ausführen, z. B. Verstärkung, Signalumwandlung und Erkennung. Die digitale integrierte Schaltung, die auf digitalen Ebenen arbeitet, kann das digitale Äquivalent von analogen Signalen unter Verwendung eines Wandlers unterscheiden. Der Analog-Digital-Wandler (A / D) ist eine kombinierte Analog-Digital-Schaltung, die einen analogen Pegel eingibt und ein digitales Mehrbit-Äquivalent des analogen Abtastwerts ausgibt. Beispielsweise kann ein A / D-Wandler eine Gleichspannung von 24 Volt (VDC) abtasten und ein Byte mit den Bitwerten "00011000" erzeugen, das "24" ist.
Der Digital-Analog-Wandler (D / A-Wandler) ist eine einfachere Schaltung, für die möglicherweise keine integrierte Schaltung erforderlich ist. Durch die Verwendung passiver Geräte wie Widerstände und eines analogen Verstärkers kann ein D / A-Wandler gebaut werden. Wenn der Platz knapp ist, kann ein D / A-Wandlerchip eine praktische Wahl sein.
In der digitalen Elektronik werden viele Schaltkreise und Geräte verwendet. Der Mikroprozessor verwendet Register, bei denen es sich um Sätze von digitalen Latches handelt, die ein einzelnes Bit enthalten. Ein 16-Bit-Prozessor verwendet 16 dieser Latches, die jeweils nur 1 Bit speichern können. Für Speicheranwendungen hat die Dichte von Halbleitern in Speicherchips zugenommen, um mehr als nur einige zehn Gigabyte pro Quadratzoll zu enthalten. Jedes Gigabyte entspricht einer Milliarde Bytes, und jede Milliarde Bytes entspricht 8 Milliarden Bits.