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 portes logiques

Les portes logiques sont les éléments de base de tous les circuits numériques. Elles réalisent des opérations très simples sur des informations codées en 0 et en 1. En combinant un très grand nombre de portes logiques, il est possible de construire des calculatrices, des mémoires, des microcontrôleurs et les processeurs des ordinateurs.

Une porte logique reçoit une ou plusieurs entrées, effectue une opération, puis produit une sortie. Selon les valeurs reçues, la sortie prend à son tour la valeur 0 ou 1. Chaque porte applique toujours la même règle, ce qui permet aux circuits numériques de prendre des décisions de manière très rapide et parfaitement prévisible.

La porte la plus simple est la porte NON (NOT). Elle inverse l'état de son entrée : si l'entrée vaut 1, la sortie vaut 0 ; si l'entrée vaut 0, la sortie vaut 1.

Les portes ET (AND) et OU (OR) possèdent généralement deux entrées. La porte ET ne produit un 1 que si les deux entrées valent 1. La porte OU produit un 1 dès qu'au moins une des deux entrées vaut 1.

Une autre porte très utilisée est la porte OU exclusif (XOR). Elle produit un 1 lorsque les deux entrées sont différentes, mais un 0 lorsqu'elles sont identiques. Cette propriété est très utile pour comparer des informations ou effectuer certaines opérations de calcul.

Ces règles sont souvent résumées dans des tables de vérité, qui indiquent la sortie obtenue pour toutes les combinaisons possibles des entrées.

Exemple : imaginons une alarme équipée de deux détecteurs, l'un sur la porte et l'autre sur une fenêtre. Si l'on souhaite que l'alarme se déclenche dès qu'un des deux détecteurs est activé, on utilise une porte OU. Si l'on veut qu'elle se déclenche seulement lorsque les deux détecteurs sont activés en même temps, on utilise une porte ET.

À l'intérieur des circuits intégrés, chaque porte logique est construite à partir de plusieurs transistors. Un processeur moderne contient ainsi des milliards de transistors qui forment eux-mêmes des milliards de portes logiques capables d'effectuer des milliards d'opérations chaque seconde.

Les portes logiques sont les véritables « briques » de l'informatique. Toutes les opérations réalisées par un ordinateur, depuis un simple calcul jusqu'à l'affichage d'une vidéo ou l'exécution d'un jeu, sont finalement décomposées en une immense succession d'opérations logiques réalisées par ces portes.