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.

Le système hexadécimal

Le système hexadécimal est un système de numération en base 16. Il est très utilisé en électronique et en informatique, car il permet de représenter les nombres binaires de manière beaucoup plus courte et plus facile à lire. Les programmeurs, les électroniciens et les ingénieurs l'utilisent quotidiennement pour décrire des adresses mémoire, des couleurs, des données ou le contenu des registres d'un microprocesseur.

Alors que le système décimal utilise dix chiffres (de 0 à 9) et que le système binaire n'utilise que 0 et 1, le système hexadécimal utilise 16 symboles :

Après le chiffre 9, on utilise donc les lettres A, B, C, D, E et F, qui représentent respectivement les valeurs 10, 11, 12, 13, 14 et 15.

Chaque chiffre hexadécimal correspond exactement à 4 bits, appelés parfois un quartet (nibble en anglais). Cette correspondance rend les conversions très simples.

Exemple : convertissons le nombre binaire :

1010 1111₂

On le découpe en groupes de 4 bits :

1010   1111

Le premier groupe correspond à A, le second à F.

10101111₂ = AF₁₆

Inversement, pour convertir un nombre hexadécimal en binaire, il suffit de remplacer chaque chiffre par son groupe de quatre bits.

Exemple :

3C₁₆ = 0011 1100₂

Le système hexadécimal est également très pratique pour représenter les octets. Un octet contient 8 bits, soit exactement deux chiffres hexadécimaux. Ainsi, la valeur maximale d'un octet, 11111111₂, s'écrit simplement FF₁₆.

On retrouve le système hexadécimal dans les langages de programmation, les adresses mémoire, les cartes électroniques, les microcontrôleurs et même sur Internet. Par exemple, les couleurs utilisées dans les pages web sont souvent écrites sous la forme #RRGGBB, où chaque paire de chiffres hexadécimaux représente l'intensité du rouge, du vert et du bleu.