digitalna elektronika

digitalna elektronika (engl. digital, od digit: znamenka), područje elektronike unutar kojega se obrađuju informacije u digitalnom (brojčanom) obliku, a osniva se na načelu nedvosmislenog i pouzdanog razlučivanja dvaju različitih stanja električnih veličina, napona ili struje. To se načelo može ilustrirati preklopkom uključenom u neki strujni krug. Ako je preklopka zatvorena, strujnim krugom teče električna struja (odnosno izvor električnog napona spojen je na neko trošilo pa, primjerice, žarulja svijetli), a ako je preklopka otvorena, struja ne teče (žarulja ne svijetli).

U suvremenoj digitalnoj elektronici osnovni su preklopni elementi tranzistori. Pojednostavnjeno se tranzistor može opisati kao elektronički element u kojem dva izvoda čine krajeve preklopke, koja se može otvarati i zatvarati dovođenjem prikladnog napona ili struje na treći upravljački izvod. Pojedini izvod, na kojem napon poprima vrijednosti iz dvaju jasno razlučivih područja, može poslužiti za prikazivanje dviju različitih vrijednosti jedne logičke varijable. U Booleovoj algebri dvije se vrijednosti logičke varijable nazivaju istinitost (engl. true) ili lažnost (engl. false), a uobičajeno ih je označivati simbolima T i F, odnosno 1 i 0. Više osnovnih tranzistorskih preklopki može se povezati tako da ostvareni logički sklopovi obavljaju osnovne logičke funkcije, kao što su konjunkcija ili logička I operacija, disjunkcija ili logička ILI operacija, negacija ili logička NE operacija. Povezivanjem više osnovnih logičkih sklopova mogu se ostvariti različite proizvoljno složene logičke operacije. Nadalje, dva jasno razlučiva stanja na izvodu tranzistorske preklopke mogu poslužiti i za prikaz jedne binarne znamenke (→ binarni ili dijadski brojevni sustav), koja se kraće naziva bit (engl. binary digit).

Posebnim unakrsnim povezivanjem dvaju tranzistora dobiva se elektronički sklop u kojem uvijek jedan od tranzistora, onaj koji vodi struju, drži drugi u stanju nevođenja struje. Oni mogu zamijeniti uloge samo prisilom posebnoga upravljačkog signala. Sklop ima dva stabilna stanja i zato je nazvan bistabilni multivibrator ili bistabil. Bistabil može poslužiti za trajnije pohranjivanje vrijednosti logičke varijable, odnosno vrijednosti jednoga bita. Za prikazivanje višebitovnoga binarnog broja služi niz bistabila složenih u registar. Broj bitova u registru određuje njegovu duljinu. Ako se u dva registra pohrane dva binarna broja, tada se dovođenjem signala s tranzistorskih izvoda pojedinih bistabila tih registara na posebno osmišljeni logički sklop može dobiti niz logičkih varijabli, koje se mogu interpretirati kao rezultat neke aritmetičke operacije. Nizom bitova mogu se predočiti prirodni brojevi, cijeli brojevi te aproksimacije realnih brojeva. Prikladnim aritmetičko-logičkim sklopovima mogu se obaviti sve potrebne aritmetičke operacije a prikazivanje znamenki (engl. digit) s pomoću elektroničkih elemenata odredilo je i naziv digitalna elektronika.

Uobičajene duljine registara cjelobrojne su potencije broja dva. Tako se rabe registri duljine 4, 8, 16, 32, 64 bita. Svojevrsne izvedbe registara omogućuju gradnju spremnika za pohranjivanje niza brojeva. Danas je uobičajeno da se spremnici sastoje od osmobitovnih elementarnih spremnika koji se nazivaju bajtom (engl. byte). Sadržaji s većim brojem bitova pohranjuju se u više uzastopnih bajtova. Nizom bitova mogu se kodirati i slova raznih pisama, znakovi interpunkcije i razni drugi znakovi, tako da se u spremnike može pohraniti bilo koji tekst. Sve ostale informacije, koje postoje u slikovnom obliku, mogu se također pretvoriti u niz bitova te pohranjivati, prenositi i obrađivati. S pomoću registara i logičkih sklopova mogu se izgraditi različite naprave i sustavi koji su temelj današnjoj informacijskoj i komunikacijskoj tehnologiji. Najistaknutiji proizvod osnovan na digitalnoj elektronici je elektroničko računalo.

Tehnologija proizvodnje tranzistora brzo napreduje, na pločicu čistoga kristala silicija može smjestiti sve veći broj tranzistora, međusobno povezanih u funkcijske cjeline, integrirane elektroničke sklopove, čipove.

digitalna elektronika. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 21.10.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=15059>.