الکترونیک دیجیتال که پایه و اساس سیستم‌های کامپیوتری و بسیاری از دستگاه‌های مدرن است، به سرعت در حال تحول است. این حوزه با پردازش اطلاعات گسسته سروکار دارد و برخلاف الکترونیک آنالوگ که با سیگنال‌های پیوسته سر و کار دارد، تنها دو حالت “روشن” و “خاموش” که با اعداد “1” و “0” نشان داده می‌شوند، جهان دیجیتال را تشکیل می‌دهند. درک این مفاهیم نه تنها برای مهندسان، بلکه برای درک عملکرد دنیای فناوری‌محور اطراف ما ضروری است. این مقاله به بررسی مفاهیم بنیادی، اجزای کلیدی و کاربردهای گسترده الکترونیک دیجیتال می‌پردازد.
جهان الکترونیک را می‌توان به دو دسته متمایز تقسیم کرد: “آنالوگ” و “دیجیتال”.
در مثال‌های عملی، دیدیم که جهان دیجیتال خود را به دو حالت محدود می‌کند. سیستم اعداد باینری (پایه دو) نیز دقیقاً با دو عدد سروکار دارد: 1 و 0. این سیستم، زبان اصلی دستگاه‌های دیجیتال است.
1101 به صورت زیر به عدد دهدهی 13 تبدیل می‌شود:(1×8)+(1×4)+(0×2)+(1×1)=13(1×8)+(1×4)+(0×2)+(1×1)=13ارسال این اعداد باینری از طریق یک سیم الکتریکی، در نهایت به معنای “کلیدزنی” یک ولتاژ الکتریکی بین دو سطح (مثلاً پنج ولت برای 1 و صفر ولت برای 0) است. این اصل ساده، اساس تمام ارتباطات دیجیتال پیچیده است.
مدارهای دیجیتال از قطعات بنیادی ساخته شده‌اند که عملکردهای منطقی و حافظه را انجام می‌دهند.
اینها بلوک‌های سازنده اصلی تمام سیستم‌های دیجیتال هستند. هر دروازه منطقی، یک عملیات منطقی ساده (مانند AND، OR و NOT) را روی یک یا چند سیگنال ورودی باینری انجام می‌دهد و یک خروجی تولید می‌کند. این دروازه‌ها، جبر بولی را در سخت‌افزار پیاده‌سازی می‌کنند.
این مدارها از ترکیب چندین دروازه منطقی تشکیل می‌شوند. خروجی آن‌ها فقط به ترکیب فعلی ورودی‌ها بستگی دارد و از حالت قبلی مدار تأثیر نمی‌پذیرد. از جمله مدارهای ترکیبی می‌توان به رمزگذارها (Encoders)، رمزگشاها (Decoders)، جمع‌کننده‌ها (Adders) و تفریق‌کننده‌ها (Subtractors) اشاره کرد.
برخلاف مدارهای ترکیبی، خروجی مدارهای ترتیبی هم به ورودی فعلی و هم به تاریخچه ورودی‌ها (یعنی حالت قبلی مدار) بستگی دارد. این مدارها از حافظه برخوردارند. مهم‌ترین اجزای این مدارها فلیپ‌فلاپ‌ها (Flip-Flops) هستند که پایه‌ای‌ترین سلول‌های حافظه به شمار می‌روند. از مدارهای ترتیبی برای ساخت ثبات‌ها (Registers)، شمارنده‌ها (Counters) و حافظه‌های پیچیده استفاده می‌شود.
الکترونیک دیجیتال امروزه در تقریباً هر جنبه‌ای از فناوری نفوذ کرده است. هزینه پایین قطعات و ابزارهای مرتبط، استفاده گسترده از آن را ممکن ساخته است.
الکترونیک دیجیتال با ساده‌سازی جهان به تنها دو حالت 0 و 1، انقلابی در فناوری ایجاد کرده است. از دروازه‌های منطقی پایه تا پیچیده‌ترین پردازنده‌ها، همه بر اساس این اصل ساده اما قدرتمند کار می‌کنند. با اینکه جهان فیزیکی اطراف ما ذاتاً آنالوگ است، توانایی الکترونیک دیجیتال در پردازش کارآمد، قابل اعتماد و مقرون به صرفه اطلاعات، آن را به ستون فقرات تمدن مدرن تبدیل کرده است. با ادامه پیشرفت فناوری، مبانی الکترونیک دیجیتال همچنان برای درک و طراحی تجهیزات الکترونیکی آینده ضروری خواهد بود.
