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 mémoires numériques

Les mémoires numériques permettent de stocker des informations sous forme de bits. Sans elles, un ordinateur, un smartphone ou un microcontrôleur serait incapable de conserver un programme, des données ou même le résultat d'un calcul. Toute l'informatique moderne repose sur différents types de mémoires, chacune ayant un rôle bien précis.

Une mémoire est constituée d'un très grand nombre de cellules mémoire. Chaque cellule peut mémoriser un bit ayant la valeur 0 ou 1. En regroupant ces cellules, on obtient des octets, puis des kilo-octets (Ko), mégaoctets (Mo), gigaoctets (Go) et téraoctets (To).

Toutes les mémoires ne fonctionnent pas de la même manière. Certaines conservent les informations uniquement lorsque l'appareil est alimenté, tandis que d'autres les gardent même lorsque le courant est coupé.

• RAM (Random Access Memory = mémoire vive) : mémoire temporaire utilisée pour stocker les programmes et les données en cours d'utilisation. Elle est très rapide, peut être modifiée facilement, mais son contenu disparaît lorsque l'alimentation est coupée.
• ROM (Read Only Memory = mémoire morte) : mémoire permanente qui conserve ses informations sans alimentation. Elle contient souvent les programmes indispensables au démarrage d'un appareil et peut être difficile, voire impossible, à modifier selon le modèle.
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory = mémoire en lecture seule programmable électriquement effaçable) : mémoire permanente pouvant être réécrite électriquement. Elle est utilisée lorsque certaines données doivent être conservées tout en pouvant être modifiées.
• Mémoire Flash : mémoire permanente réinscriptible utilisée dans de nombreux appareils modernes comme les clés USB, les cartes mémoire, les SSD, les smartphones et les microcontrôleurs.

Chaque information enregistrée dans une mémoire possède une adresse. Le processeur lit ou écrit les données en indiquant cette adresse, un peu comme on recherche un livre dans une bibliothèque grâce à son emplacement.

Les mémoires modernes peuvent contenir plusieurs milliards de cellules mémoire. Elles communiquent en permanence avec le processeur afin de fournir les données nécessaires aux calculs ou d'enregistrer les résultats obtenus.

Les mémoires numériques sont présentes dans tous les appareils électroniques modernes : ordinateurs, téléphones, consoles de jeux, appareils photo, téléviseurs, GPS, voitures, robots ou objets connectés. Elles permettent aussi bien de stocker un système d'exploitation complet que quelques paramètres de configuration d'un simple thermostat électronique.