Co to jest cyfrowy układ scalony?

Cyfrowy układ scalony (IC) to wysoce zminiaturyzowany obwód elektroniczny, działający na poszczególnych poziomach napięcia, umieszczony w małej obudowie. Zwykle działa z niskonapięciowymi zasilaczami prądu stałego. Typowe napięcia zasilania wynoszą 5 i 3,3 wolta (V). Wcześniej cyfrowe układy scalone pracowały na zasilaczach 12 V.

W cyfrowym układzie scalonym stosowane są różne typy półprzewodników, rezystorów i kondensatorów. Najprostszym cyfrowym układem scalonym może być 14-stykowy układ podwójnego pakietu lub mikroprocesor z sześcioma wbudowanymi falownikami cyfrowymi. Każdy falownik wykorzystuje jeden pin do wejścia i jeden pin do wyjścia. Falownik wysyła sygnał „wysoki”, gdy sygnał „niski” jest podawany na wejście, ale gdy sygnał „wysoki” jest podawany na wejście, sygnał wyjściowy jest „niski”. Dlatego nazywany jest falownikiem.

W elektronice, komputerach, telefonach komórkowych i urządzeniach cyfrowych istnieje wiele rodzajów cyfrowych układów scalonych, które wykonują wszelkiego rodzaju funkcje, w tym obliczenia matematyczne z wykorzystaniem systemu liczb binarnych. W 8-bitowym mikrokomputerze zestaw 8 bitów nazywany jest bajtem. Każdy bajt może reprezentować liczbę od 0 do 255 lub może reprezentować –128 do +127. W niektórych trybach obliczeń znanych jako dziesiętny kodowany binarnie bajt może reprezentować liczbę od 00 do 99.

Istnieją analogowe układy scalone, które wykonują wszelkiego rodzaju funkcje analogowe, takie jak wzmocnienie, konwersja sygnału i wykrywanie. Cyfrowy układ scalony, działający na poziomach cyfrowych, może odróżnić cyfrowy odpowiednik sygnałów analogowych za pomocą konwertera. Konwerter analogowo-cyfrowy (A / D) jest połączonym obwodem analogowym i cyfrowym, który wprowadza poziom analogowy i wyprowadza wielobitowy cyfrowy odpowiednik próbki analogowej. Na przykład przetwornik A / D może próbkować napięcie 24 V prądu stałego (VDC) i generować bajt o wartościach bitowych „00011000”, czyli „24”.

Przetwornik cyfrowo-analogowy (D / A) jest prostszym obwodem, który może nie wymagać układu scalonego. Dzięki zastosowaniu urządzeń pasywnych, takich jak rezystory i wzmacniacz analogowy, można zbudować przetwornik D / A. Gdy przestrzeń jest minimalna, praktycznym wyborem może być układ przetwornika D / A.

W elektronice cyfrowej jest wiele obwodów i urządzeń. Mikroprocesor wykorzystuje rejestry, które są zestawami cyfrowych zatrzasków, które zachowują pojedynczy bit. 16-bitowy procesor wykorzystuje 16 z tych zatrzasków, które są w stanie zapamiętać tylko 1 bit każdy. W przypadku aplikacji pamięciowych gęstość półprzewodników w układach pamięci wzrosła, aby zawierać więcej niż zaledwie kilkadziesiąt gigabajtów na cal kwadratowy. Każdy gigabajt odpowiada miliardowi bajtów, a każdy miliard bajtów to 8 miliardów bitów.