Kas yra skaitmeninis integrinis grandynas?

Skaitmeninis integrinis grandynas (IC) yra labai miniatiūrinė elektroninė grandinė, veikianti atskirais įtampos lygiais, įmontuota į mažą pakuotę. Paprastai jis veikia su žemos įtampos nuolatinės srovės (DC) maitinimo šaltiniais. Tipinė maitinimo įtampa yra 5 ir 3.3 voltai (V). Ankstesnės skaitmeninės integrinės grandinės veikė 12 V maitinimo šaltiniuose.

Skaitmeninėje integrinėje grandinėje naudojami įvairių tipų puslaidininkiai, rezistoriai ir kondensatoriai. Paprasčiausias skaitmeninis integrinis grandynas galėtų būti 14 kontaktų dviejų linijų paketo lustas arba mikroschema, kurioje yra šeši įmontuoti skaitmeniniai keitikliai. Kiekvienas keitiklis naudoja vieną kaištį įėjimui ir vieną išvestį. Inverteris išveda „aukštą“, kai į įvestį įvedamas „žemas“, o kai į įvestį įvedamas „aukštas“, išėjimas yra „žemas“. Štai kodėl jis vadinamas inverteriu.

Elektronikoje, kompiuteriuose, mobiliuosiuose telefonuose ir skaitmeniniuose įrenginiuose yra tiek daug skaitmeninių integrinių grandynų tipų, kurie atlieka įvairias funkcijas, įskaitant matematinius skaičiavimus naudojant dvejetainę skaičių sistemą. 8 bitų mikrokompiuteryje 8 bitų rinkinys vadinamas baitu. Kiekvienas baitas gali reikšti skaičių nuo 0 iki 255 arba –128 iki +127. Tam tikrais skaičiavimo režimais, žinomais kaip dvejetainiu kodu užkoduotas dešimtainis skaičius, baitas gali reikšti skaičių nuo 00 iki 99.

Yra analoginių integrinių grandynų, kurios atlieka visas analogines funkcijas, tokias kaip stiprinimas, signalo konvertavimas ir aptikimas. Skaitmeninis integrinis grandynas, veikiantis skaitmeniniais lygiais, gali atskirti analoginių signalų skaitmeninį atitikmenį naudodamas keitiklį. Analoginis-skaitmeninis (A/D) keitiklis yra kombinuota analoginė ir skaitmeninė grandinė, kuri įveda analoginį lygį ir išveda kelių bitų skaitmeninį analoginio pavyzdžio ekvivalentą. Pavyzdžiui, A/D keitiklis gali imti 24 voltų nuolatinės srovės (VDC) įtampą ir generuoti baitą su bitų reikšmėmis „00011000“, kuri yra „24“.

Skaitmeninis-analoginis (D/A) keitiklis yra paprastesnė grandinė, kuriai gali nebūti integruotos grandinės. Naudojant pasyvius įrenginius, tokius kaip rezistoriai ir analoginis stiprintuvas, galima sukurti D/A keitiklį. Kai vietos mažai, D/A keitiklio lustas gali būti praktiškas pasirinkimas.

Skaitmeninėje elektronikoje naudojama daug grandinių ir įrangos. Mikroprocesorius naudoja registrus, kurie yra skaitmeninių skląsčių rinkiniai, išlaikantys vieną bitą. 16 bitų procesorius naudoja 16 šių skląsčių, kurios gali atsiminti tik 1 bitą. Atminties programose puslaidininkių tankis atminties lustuose padidėjo ir sudaro daugiau nei kelias dešimtis gigabaitų viename kvadratiniame colyje. Kiekvienas gigabaitas yra lygus milijardui baitų, o kiekvienas milijardas baitų yra 8 milijardai bitų.