Что такое цифровая интегральная схема?

Цифровая интегральная схема (ИС) представляет собой сильно миниатюрную электронную схему, работающую на отдельных уровнях напряжения, встроенную в небольшую упаковку. Обычно он работает с низковольтными источниками постоянного тока. Типичные напряжения питания составляют 5 и 3,3 В (В). Раньше цифровые интегральные схемы работали на источниках питания 12 В.

В цифровой интегральной схеме используются различные типы полупроводников, резисторов и конденсаторов. Простейшей цифровой интегральной схемой может быть 14-контактный микросхема с двумя встроенными микросхемами, имеющая шесть встроенных цифровых инверторов. Каждый инвертор использует один контакт для входа и один контакт для выхода. Инвертор выдает «высокий», когда на вход подается «низкий», но когда на вход подается «высокий», выход «низкий». Вот почему он называется инвертором.

В электронике, компьютерах, мобильных телефонах и цифровых устройствах существует так много типов цифровых интегральных схем, которые выполняют все виды функций, включая математические вычисления с использованием системы двоичных чисел. В 8-битном микрокомпьютере набор из 8 битов называется байтом. Каждый байт может представлять число от 0 до 255 или от –128 до +127. В определенных режимах вычислений, известных как двоично-десятичный код, байт может представлять число от 00 до 99.

Существуют аналоговые интегральные схемы, которые выполняют все виды аналоговых функций, таких как усиление, преобразование сигнала и обнаружение. Цифровая интегральная схема, работающая на цифровых уровнях, может различать цифровой эквивалент аналоговых сигналов с помощью преобразователя. Аналого-цифровой (A / D) преобразователь представляет собой комбинированную аналоговую и цифровую схему, которая вводит аналоговый уровень и выводит многобитовый цифровой эквивалент аналоговой выборки. Например, аналого-цифровой преобразователь может измерять напряжение постоянного тока 24 В и генерировать байт со значениями битов «00011000», которые равны «24».

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - это более простая схема, для которой может не потребоваться интегральная схема. Используя пассивные устройства, такие как резисторы и аналоговый усилитель, можно построить ЦАП. Когда пространство минимально, чип цифро-аналогового преобразователя может быть практичным выбором.

Есть много схем и оборудования, используемого в цифровой электронике. Микропроцессор использует регистры, которые представляют собой наборы цифровых защелок, которые сохраняют один бит. 16-битный процессор использует 16 из этих защелок, которые способны запомнить только 1 бит. Для применений с памятью плотность полупроводников в микросхемах памяти увеличилась, чтобы содержать более нескольких десятков гигабайт на квадратный дюйм. Каждый гигабайт эквивалентен миллиарду байтов, а каждый миллиард байтов равен 8 миллиардам бит.