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 conversions binaire ↔ décimal

Les conversions entre le binaire et le décimal permettent de passer du langage des ordinateurs à celui que nous utilisons tous les jours. Les humains comptent naturellement en base 10, tandis que les ordinateurs utilisent la base 2. Savoir convertir un nombre d'un système à l'autre est indispensable pour comprendre le fonctionnement des circuits numériques et des programmes informatiques.

En écriture décimale, chaque chiffre représente une puissance de 10. Par exemple, le nombre 3 582 s'écrit :

3 × 10³ + 5 × 10² + 8 × 10¹ + 2 × 10⁰

En binaire, le principe est exactement le même, mais chaque position correspond à une puissance de 2.

Pour convertir un nombre binaire en décimal, il suffit d'additionner les valeurs correspondant aux bits qui valent 1.

Exemple : convertissons 101101₂.

1×32 + 0×16 + 1×8 + 1×4 + 0×2 + 1×1 = 32 + 8 + 4 + 1 = 45

Ainsi :

101101₂ = 45₁₀

Pour convertir un nombre décimal en binaire, on recherche les plus grandes puissances de 2 qui composent ce nombre.

Exemple : convertissons 45₁₀.

On obtient donc :

45₁₀ = 101101₂

Une autre méthode consiste à effectuer des divisions successives par 2. On divise le nombre par 2, puis on note le reste (0 ou 1). On recommence avec le quotient jusqu'à obtenir 0. En lisant les restes de bas en haut, on obtient l'écriture binaire.

Exemple : conversion de 13 en binaire.

13₁₀ = 1101₂

Les conversions entre le binaire et le décimal sont utilisées quotidiennement par les programmeurs, les électroniciens et les ingénieurs. Elles permettent de comprendre les données manipulées par les processeurs, les mémoires et les systèmes numériques.