Un circuit électronique est un ensemble de composants reliés entre eux afin de traiter des informations, effectuer des calculs ou commander automatiquement un appareil. Contrairement à un simple circuit électrique, dont le rôle principal est de transporter de l'énergie, un circuit électronique est capable d'analyser des signaux, de les transformer et de produire une réponse adaptée.

Le fonctionnement d'un circuit électronique

Tout commence par une alimentation électrique, qui fournit l'énergie nécessaire au circuit. Des capteurs peuvent ensuite mesurer des informations provenant de l'environnement, comme la température, la lumière ou la position d'un objet. Ces informations sont analysées par des composants électroniques ou par un microcontrôleur, qui décide de la réponse à apporter. Enfin, un ou plusieurs actionneurs exécutent cette décision en produisant un mouvement, un son, une lumière ou une autre action.

Lorsqu'une personne appuie sur le bouton d'une télécommande, le circuit électronique détecte cette action, la transforme en un code numérique puis l'envoie sous forme d'un signal infrarouge vers le téléviseur.

Les différents éléments d'un circuit

Un circuit électronique est constitué de nombreux composants ayant chacun un rôle bien précis. Les résistances limitent le courant, les condensateurs stockent temporairement de l'énergie, les diodes contrôlent le sens de circulation du courant, les transistors amplifient ou commandent les signaux, les capteurs mesurent l'environnement et les actionneurs réalisent les actions demandées. C'est en les associant intelligemment que l'on construit des appareils électroniques capables d'accomplir des tâches parfois très complexes.

Le bon fonctionnement du circuit dépend de l'association de tous ces composants. Chacun réalise une fonction particulière, mais c'est leur fonctionnement coordonné qui permet à l'appareil d'exécuter les tâches prévues.

La carte électronique

Les composants sont reliés entre eux par des pistes conductrices gravées sur une carte électronique, appelée aussi circuit imprimé ou PCB (Printed Circuit Board). Ces pistes remplacent les fils électriques et permettent de réaliser des circuits compacts, fiables et faciles à fabriquer en grande série.

Cette carte est fabriquée à partir d'un matériau isolant recouvert de fines couches de cuivre. Les pistes gravées dans ce cuivre remplacent les fils électriques et relient les composants entre eux de manière compacte et fiable.

Selon la complexité de l'appareil, une carte électronique peut comporter une seule couche de cuivre ou plusieurs couches superposées permettant de réaliser des milliers de connexions dans un espace très réduit.

Le schéma électronique

Avant la fabrication d'une carte, les ingénieurs réalisent un schéma électronique. Il représente le fonctionnement du circuit à l'aide de symboles normalisés correspondant aux différents composants.

Le schéma indique les connexions entre les composants, mais ne représente pas leur position réelle sur la carte. Une fois le schéma validé, il sert à concevoir le circuit imprimé qui sera ensuite fabriqué et assemblé.

Des circuits de plus en plus complexes

Les premiers circuits électroniques ne comportaient que quelques composants. Aujourd'hui, certains appareils renferment plusieurs cartes électroniques et des circuits intégrés contenant plusieurs milliards de transistors.

Les éléments de connexion et d'interface permettent de relier les différents composants d'un circuit électronique entre eux ou de communiquer avec l'extérieur. Ils assurent le passage de l'énergie, des signaux électriques ou des informations entre les différentes parties d'un appareil. Sans eux, les composants électroniques ne pourraient ni recevoir les données nécessaires à leur fonctionnement, ni commander les autres éléments du système.

Les conducteurs et les pistes

À l'intérieur d'un appareil, les composants sont reliés par des conducteurs électriques. Sur une carte électronique, ces conducteurs prennent généralement la forme de fines pistes en cuivre gravées sur le circuit imprimé.

Ces pistes remplacent les fils électriques. Elles transportent le courant, les tensions d'alimentation et les signaux entre les différents composants tout en occupant très peu de place.

Les pastilles et les vias

Les composants sont soudés sur de petites surfaces métalliques appelées pastilles. Elles assurent à la fois la fixation mécanique des composants et leur connexion électrique avec les pistes du circuit imprimé.

Lorsque la carte comporte plusieurs couches de cuivre, de petits trous métallisés appelés vias relient les pistes situées sur les différentes couches afin de permettre le passage des signaux d'un niveau à un autre.

Les connecteurs

Les connecteurs permettent de relier facilement plusieurs cartes électroniques ou de raccorder un appareil à son environnement sans effectuer de soudure permanente.

Selon leur utilisation, ils peuvent transporter uniquement l'alimentation électrique, uniquement des informations ou les deux simultanément.

On trouve par exemple des connecteurs d'alimentation, des connecteurs pour écrans, des connecteurs pour batteries, des connecteurs pour ventilateurs ou encore des connecteurs destinés à relier différentes cartes électroniques entre elles.

Les bornes et les borniers

Les bornes de connexion permettent de raccorder des fils électriques à un circuit. Elles peuvent être à vis, à ressort ou à insertion rapide.

Plusieurs bornes regroupées dans un même support constituent un bornier. Les borniers sont très utilisés dans les alimentations, les automatismes industriels, les tableaux électriques et les cartes de commande.

Les prises et les fiches

Les appareils électroniques communiquent souvent avec l'extérieur grâce à différentes prises. Chaque type de prise est conçu pour transporter une alimentation, un signal audio, une image, des données numériques ou plusieurs de ces informations à la fois.

Parmi les plus répandues figurent les prises USB, HDMI, Ethernet, Jack audio, DisplayPort, RJ11, RJ45 ou encore les connecteurs d'alimentation continue.

Les interrupteurs et les boutons

Les interrupteurs permettent d'ouvrir ou de fermer un circuit électrique. Ils restent dans leur position jusqu'à une nouvelle action de l'utilisateur.

Les boutons-poussoirs, au contraire, ne restent actifs que pendant l'appui. Dès qu'ils sont relâchés, ils reviennent automatiquement dans leur position initiale. Ils sont utilisés pour déclencher une action momentanée, comme démarrer un appareil, réinitialiser un circuit ou valider une commande.

Les commutateurs et les sélecteurs

Les commutateurs permettent de choisir entre plusieurs circuits ou plusieurs fonctions. Ils orientent les connexions vers différentes sorties selon leur position.

Les sélecteurs rotatifs utilisés sur les multimètres, les appareils de mesure ou certains équipements électroniques sont des exemples de commutateurs.

Les cavaliers

Les cavaliers, également appelés jumpers, sont de petits connecteurs amovibles qui relient deux broches voisines.

Ils permettent de modifier facilement certains réglages d'une carte électronique, comme le choix d'un mode de fonctionnement, l'activation d'une option ou la sélection d'une tension d'alimentation.

Les supports de composants

Certains composants, notamment les circuits intégrés, peuvent être installés dans un support au lieu d'être directement soudés sur la carte.

Cette solution facilite leur remplacement, leur programmation ou leur maintenance sans risquer d'endommager le circuit imprimé.

Les voyants de fonctionnement

Les cartes électroniques comportent souvent des voyants lumineux, généralement réalisés à l'aide de LED. Ils indiquent par exemple la présence de l'alimentation, le fonctionnement d'un appareil, une activité de communication ou la détection d'une anomalie.

Ces indicateurs facilitent les réglages, les essais et les opérations de maintenance.

Les interfaces homme-machine

Une interface homme-machine regroupe les éléments qui permettent à un utilisateur de communiquer avec un appareil électronique.

Elle peut comprendre des boutons, un clavier, un écran, une molette, un afficheur, un écran tactile ou différents voyants. Ces dispositifs permettent de saisir des commandes, de modifier des réglages et de visualiser les informations fournies par le circuit électronique.

Le rôle des éléments de connexion

Les éléments de connexion et d'interface assurent la liaison entre les composants, les cartes électroniques, les alimentations, les appareils extérieurs et les utilisateurs. Ils garantissent un échange fiable de l'énergie, des signaux et des informations tout en facilitant le montage, les essais, la maintenance et l'évolution des équipements électroniques.