Цифровая электроника — это область электроники , включающая изучение цифровых сигналов и разработку устройств, которые их используют или производят. Это отличается от аналоговой электроники и аналоговых сигналов .
Цифровые электронные схемы обычно состоят из больших сборок логических элементов , часто объединенных в интегральные схемы . Сложные устройства могут иметь простое электронное представление функций булевой логики . [1]
Двоичная система счисления была усовершенствована Готфридом Вильгельмом Лейбницем (опубликовано в 1705 г.), и он также установил, что с помощью двоичной системы можно объединить принципы арифметики и логики. Цифровая логика, какой мы ее знаем, была детищем Джорджа Буля в середине 19 века. В письме 1886 года Чарльз Сандерс Пирс описал, как логические операции могут выполняться с помощью электрических коммутационных цепей. [2] В конце концов электронные лампы заменили реле для логических операций. Модификация Ли Де Фореста клапана Флеминга в 1907 году могла использоваться как вентиль И. Людвиг Витгенштейнпредставил версию 16-строчной таблицы истинности как предложение 5.101 Логико-философского трактата (1921). Вальтер Боте , изобретатель схемы совпадений , получил Нобелевскую премию по физике 1954 года за создание первого современного электронного вентиля И в 1924 году.
Механические аналоговые компьютеры начали появляться в первом веке и позже использовались в средневековье для астрономических вычислений. Во время Второй мировой войны механические аналоговые компьютеры использовались для специализированных военных приложений, таких как расчет торпедного наведения. В это время были разработаны первые электронные цифровые компьютеры, а термин «цифровой» был предложен Джорджем Стибицем в 1942 году . Первоначально они были размером с большую комнату и потребляли столько энергии, сколько несколько сотен современных ПК . [3]
Z3 был электромеханическим компьютером , разработанным Конрадом Цузе . Законченный в 1941 году, это был первый в мире работающий программируемый , полностью автоматический цифровой компьютер. [4] Его работе способствовало изобретение вакуумной трубки в 1904 году Джоном Амброузом Флемингом .
В то время как цифровые расчеты заменили аналоговые, чисто электронные элементы схемы вскоре заменили их механические и электромеханические эквиваленты. Джон Бардин и Уолтер Браттейн изобрели транзистор с точечным контактом в Bell Labs в 1947 году, а затем Уильям Шокли изобрел транзистор с биполярным переходом в Bell Labs в 1948 году. [5] [6]