L'électronique numérique est une branche de l'électronique qui traite les informations sous forme de valeurs discrètes. Contrairement à l'électronique analogique, où une tension peut prendre une infinité de valeurs, l'électronique numérique utilise presque toujours seulement deux états : un état bas et un état haut. Ces deux états représentent les chiffres 0 et 1, appelés bits.

Ces deux valeurs sont faciles à distinguer par les composants électroniques. Dans de nombreux circuits, une tension proche de 0 volt représente le 0 logique, tandis qu'une tension plus élevée, par exemple 5 volts ou 3,3 volts, représente le 1 logique. Les valeurs exactes dépendent de la technologie utilisée, mais le principe reste toujours le même : chaque information est codée par une succession de 0 et de 1.

Toutes les informations numériques peuvent être représentées avec des bits. Les nombres, les textes, les images, les sons ou les vidéos sont finalement transformés en longues suites de 0 et de 1. Huit bits forment un octet, qui permet par exemple de représenter 256 valeurs différentes, de 0 à 255.

Les circuits numériques utilisent des portes logiques, des bascules, des compteurs, des registres, des mémoires, des microcontrôleurs ou des microprocesseurs. Ensemble, ces composants permettent de réaliser des calculs, de mémoriser des informations et de prendre des décisions très rapidement.

Exemple : lorsqu'on appuie sur une touche d'un clavier d'ordinateur, le circuit détecte le changement d'état électrique provoqué par la touche. Cette information est transformée en une suite de bits qui est ensuite interprétée par le microprocesseur afin d'afficher le caractère correspondant à l'écran.

L'électronique numérique présente de nombreux avantages. Les signaux sont moins sensibles aux parasites que les signaux analogiques, les calculs peuvent être réalisés très rapidement et les informations peuvent être copiées ou transmises sans perdre de qualité. C'est pourquoi presque tous les appareils modernes utilisent aujourd'hui cette technologie.

Cependant, le monde qui nous entoure est essentiellement analogique. La lumière, le son, la température ou la pression varient de façon continue. Les appareils numériques utilisent donc des convertisseurs analogique-numérique (CAN) pour transformer les mesures des capteurs en données numériques, puis des convertisseurs numérique-analogique (CNA) lorsqu'ils doivent produire un son, une image ou commander certains équipements.

Aujourd'hui, l'électronique numérique est présente dans les ordinateurs, les smartphones, les téléviseurs, les consoles de jeux, les automobiles, les robots, les satellites, les appareils médicaux et la plupart des objets connectés. Elle constitue l'une des technologies les plus importantes du monde moderne.

Les tables de vérité

Les tables de vérité sont des tableaux qui indiquent le résultat produit par une porte logique pour toutes les combinaisons possibles de ses entrées. Elles constituent un outil indispensable en électronique numérique, car elles permettent de comprendre, de concevoir et de vérifier le fonctionnement des circuits logiques.

Comme une entrée logique ne peut prendre que deux valeurs, 0 ou 1, il est possible de tester toutes les combinaisons. Pour une porte possédant une seule entrée, il n'existe que deux cas possibles. Avec deux entrées, il existe quatre combinaisons :

00    01    10    11

Une table de vérité rassemble ces différentes combinaisons et indique la valeur obtenue en sortie. Chaque ligne représente un cas possible.

Par exemple, la table de vérité d'une porte ET (AND) est :

On constate que la sortie vaut 1 uniquement lorsque les deux entrées valent 1.

La table de vérité d'une porte OU (OR) est différente :

Ici, une seule entrée à 1 suffit pour obtenir un 1 en sortie.

La porte OU exclusif (XOR) donne quant à elle un résultat égal à 1 lorsque les deux entrées sont différentes :

Les ingénieurs utilisent les tables de vérité pour vérifier qu'un circuit réalise bien la fonction attendue. Elles permettent aussi de simplifier les circuits et de détecter rapidement une erreur de conception avant même de fabriquer le composant électronique.

Exemple : imaginons une alarme qui doit se déclencher uniquement lorsque deux détecteurs sont activés en même temps. Une simple table de vérité permet de vérifier immédiatement que le circuit devra utiliser une porte ET.

Les tables de vérité sont utilisées dans tous les domaines de l'électronique numérique : microprocesseurs, mémoires, robots, calculateurs, objets connectés ou systèmes industriels. Elles constituent le langage de base permettant de décrire le comportement logique d'un circuit.