Les circuits numériques traitent les informations sous forme de nombres. Contrairement aux circuits analogiques, qui utilisent des tensions pouvant prendre une infinité de valeurs, les circuits numériques travaillent presque toujours avec seulement deux états électriques. Ces états sont appelés 0 et 1, et constituent la base de toute l'informatique moderne.

Dans un circuit numérique, le chiffre 0 correspond généralement à une tension très faible ou nulle, tandis que le chiffre 1 correspond à une tension plus élevée. Par exemple, dans de nombreux circuits fonctionnant sous 5 V, une tension proche de 0 V représente un 0 et une tension proche de 5 V représente un 1. Entre ces deux valeurs existe une zone où l'état est considéré comme incertain ; les circuits évitent donc de fonctionner dans cette plage afin de limiter les erreurs.

Chaque 0 ou 1 est appelé un bit, abréviation de binary digit, qui signifie « chiffre binaire ». Un seul bit ne peut représenter que deux états, mais en les regroupant, on peut coder des nombres, des lettres, des images, des sons ou des vidéos. Par exemple, un groupe de 8 bits forme un octet, capable de représenter 256 valeurs différentes, de 0 à 255.

Les circuits numériques réalisent des opérations logiques et des calculs à très grande vitesse. Ils peuvent comparer des nombres, effectuer des additions, mémoriser des informations ou exécuter des programmes. Toutes ces opérations reposent sur des milliards de transistors qui fonctionnent comme de minuscules interrupteurs électroniques, passant sans cesse de l'état 0 à l'état 1.

Exemple : lorsqu'on appuie sur une touche d'un clavier, celui-ci envoie une suite de bits à l'ordinateur. Le processeur interprète cette information, identifie la touche pressée puis affiche le caractère correspondant à l'écran.

Les circuits numériques présentent plusieurs avantages. Les informations codées en 0 et en 1 résistent mieux aux parasites électriques que les signaux analogiques. Elles peuvent être copiées, transmises et mémorisées sans perdre leur qualité, ce qui explique pourquoi l'informatique et les télécommunications utilisent presque exclusivement cette technologie.

Cependant, le monde réel reste essentiellement analogique. La température, la lumière, les sons ou les mouvements varient de manière continue. Les appareils électroniques utilisent donc des convertisseurs analogique-numérique (CAN) pour transformer les mesures des capteurs en nombres, puis des convertisseurs numérique-analogique (CNA) lorsqu'ils doivent produire un son ou un autre signal continu.

Aujourd'hui, les circuits numériques sont au cœur des ordinateurs, des smartphones, des consoles de jeux, des téléviseurs, des appareils photo numériques, des voitures modernes et de nombreux objets connectés. Ils permettent de traiter des milliards d'informations chaque seconde avec une très grande fiabilité.