Un circuit électronique est un ensemble de composants reliés entre eux afin de réaliser une ou plusieurs fonctions précises. Contrairement à un simple circuit électrique, dont le rôle est principalement d'alimenter un appareil en énergie, un circuit électronique est capable de traiter des informations, de prendre des décisions et de commander d'autres composants.

Chaque composant remplit une fonction bien particulière. 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 fonctionnement d'un circuit électronique suit généralement plusieurs étapes. 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.

Exemple : imaginons une lampe qui s'allume automatiquement lorsqu'il fait nuit. Un capteur de luminosité mesure la quantité de lumière. Si celle-ci devient trop faible, le circuit électronique détecte cette situation et commande un transistor qui alimente la LED ou l'ampoule. Dès que le jour revient, le capteur détecte l'augmentation de la luminosité et le circuit coupe automatiquement l'éclairage.

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.

Pour représenter un circuit avant sa fabrication, les électroniciens utilisent un schéma électronique. Chaque composant est représenté par un symbole normalisé, ce qui permet à n'importe quel technicien de comprendre le fonctionnement du circuit, quel que soit son pays.

Un même circuit peut être très simple, avec seulement quelques composants, ou extrêmement complexe. Les cartes mères des ordinateurs, les smartphones ou les consoles de jeux contiennent des milliers de composants et plusieurs couches de pistes conductrices qui relient entre elles des puces électroniques extrêmement puissantes.

Aujourd'hui, les circuits électroniques sont présents dans presque tous les objets du quotidien. Ils permettent de mesurer, calculer, communiquer, mémoriser des informations et commander automatiquement des systèmes toujours plus intelligents. Ils constituent le cœur de l'immense majorité des technologies modernes.

Les circuits numériques

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.