Τι είναι ένα ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα;

Ένα ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) είναι ένα πολύ μικροσκοπικό ηλεκτρονικό κύκλωμα, που λειτουργεί σε μεμονωμένα επίπεδα τάσης, τοποθετημένα σε ένα μικρό πακέτο.Συνήθως λειτουργεί με τροφοδοτικά Direct Current (DC) χαμηλής τάσης.Οι τυπικές τάσεις τροφοδοσίας είναι 5 και 3,3 βολτ (V).Τα προηγούμενα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα λειτουργούσαν σε τροφοδοτικά 12 V.

Διαφορετικοί τύποι ημιαγωγών, αντιστάτων και πυκνωτών χρησιμοποιούνται στο ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα.Το απλούστερο ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα θα μπορούσε να είναι ένα τσιπ ή μικροτσίπ διουγκάριο 14 ακίδων που διαθέτει έξι ενσωματωμένους ψηφιακούς μετατροπείς.Κάθε μετατροπέας χρησιμοποιεί έναν μόνο πείρο για είσοδο και μία μόνο ακροδέκτη για έξοδο.Ο μετατροπέας εξάγει ένα "υψηλό" όταν ένα "χαμηλό" τροφοδοτείται στην είσοδο, αλλά όταν ένα "υψηλό" τροφοδοτείται στην είσοδο, η έξοδος είναι "χαμηλή".Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ονομάζεται μετατροπέας.Σε έναν μικροϋπολογιστή 8-bit, ένα σύνολο 8 bits αναφέρεται ως byte.Κάθε byte μπορεί να αντιπροσωπεύει έναν αριθμό από 0 έως 255 ή μπορεί να αντιπροσωπεύει -128 έως +127.Σε ορισμένους τρόπους υπολογισμού που είναι γνωστοί ως δυαδικές κωδικοποιημένες δεκαδικές, το byte μπορεί να αντιπροσωπεύει έναν αριθμό από 00 έως 99.

Υπάρχουν αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα που εκτελούν όλα τα είδη αναλογικών λειτουργιών, όπως η ενίσχυση, η μετατροπή σήματος και η ανίχνευση.Το ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα, που λειτουργεί σε ψηφιακά επίπεδα, μπορεί να διακρίνει το ψηφιακό ισοδύναμο των αναλογικών σημάτων χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα.Ο μετατροπέας αναλογικού προς ψηφιακό (A/D) είναι ένα συνδυασμένο αναλογικό και ψηφιακό κύκλωμα που εισάγει ένα αναλογικό επίπεδο και εξάγει ένα ψηφιακό ισοδύναμο πολλαπλών ψηφίων του αναλογικού δείγματος.Για παράδειγμα, ένας μετατροπέας A/D μπορεί να δοκιμάσει τάση άμεσης (VDC) 24 volts (VDC) και να παράγει ένα byte με τιμές bit "00011000", το οποίο είναι "24."

Ο μετατροπέας ψηφιακού προς αναλογικό (D/A)είναι ένα πιο απλό κύκλωμα που μπορεί να μην απαιτεί ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα.Χρησιμοποιώντας παθητικές συσκευές, όπως αντιστάσεις και αναλογικό ενισχυτή, μπορεί να κατασκευαστεί ένας μετατροπέας D/A.Όταν ο χώρος είναι ελάχιστος, ένα τσιπ μετατροπέα D/A μπορεί να είναι μια πρακτική επιλογή.

Υπάρχουν πολλά κυκλώματα και εξοπλισμός που χρησιμοποιούνται σε ψηφιακά ηλεκτρονικά.Ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιεί μητρώα, τα οποία είναι σύνολα ψηφιακών μανδάλων που διατηρούν ένα μόνο bit.Ένας επεξεργαστής 16 bit χρησιμοποιεί 16 από αυτά τα μάνδαλα που είναι ικανά να θυμούνται μόνο 1 bit το καθένα.Για εφαρμογές μνήμης, η πυκνότητα των ημιαγωγών σε μάρκες μνήμης έχει αυξηθεί ώστε να περιέχει περισσότερες από λίγες δεκάδες gigabytes ανά τετραγωνική ίντσα.Κάθε gigabyte είναι ισοδύναμο με ένα δισεκατομμύριο bytes, και κάθε δισεκατομμύριο bytes είναι 8 δισεκατομμύρια bits.