Circuit électronique

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Un circuit électronique est un ensemble de composants électroniques interconnectés souvent à l'aide d'un circuit imprimé et dont le but est de remplir une fonction.

Description[modifier | modifier le code]

Un circuit électronique est souvent considéré comme une boîte noire comportant :

Les composants d’un circuit électronique sont essentiellement assemblés sur un support isolant (résine époxy), à une ou plusieurs couches et comportant des pistes conductrices et des connecteurs, appelé circuit imprimé.
  • des circuits intégrés constitués d'un ensemble de circuits électroniques regroupés dans un seul composant et destinés à réaliser une ou plusieurs fonctions.
  • des microprocesseurs constitués d'un ensemble de circuits intégrés et de composants regroupés dans le même boîtier.

Conception[modifier | modifier le code]

Un circuit électronique peut paraître compliqué alors qu'il est souvent constitué de circuits électroniques indépendants, eux-mêmes constitués de modules (parfois appelés « étages »). Finalement, on arrive à des modules élémentaires qui sont les briques du circuit. Ces modules élémentaires sont constitués de « modules » un peu spéciaux : les composants électroniques. Les principaux modules rencontrés en électronique sont :

L’alimentation[modifier | modifier le code]

Article détaillé : alimentation électrique.

Une alimentation a pour but de générer du courant nécessaire au fonctionnement du circuit. Elle est donc constituée :

  • d’un capteur de puissance électrique (la prise électrique, ou un panneau solaire), qui sert à transformer une énergie en courant électrique ;
  • d’un étage de transformation, qui sert à rapprocher la tension électrique au niveau du besoin (ex : 220 V→12 V). L’étage de transformation est souvent réalisé par un transformateur (à une ou plusieurs sorties), un redresseur et un filtre pour obtenir :
  • un étage de lissage, qui assure la suppression des ondulations de la tension (pas de parasites ou de pics, dans le cas d’une tension continue). Ce lissage est souvent effectué par des condensateurs et des bobines ;
  • un étage de contrôle de la tension, qui assure d’avoir une tension d’alimentation toujours identique quelle que soit la puissance consommée par le circuit, grâce à un circuit avec une diode Zener par exemple.

Les filtres[modifier | modifier le code]

Article détaillé : filtre (électronique).

Un filtre analogique sert à modifier la structure harmonique d’un signal analogique. On distingue :

  • Filtre coupe-bande (ou réjecteur) pour supprimer un fréquence particulière (le 50 Hz du secteur par exemple) ;
  • Filtre passe-bande pour ne laisser passer qu'une bande de fréquence (la Bande UHF par exemple) ;
  • Filtre passe-haut (ou coupe-bas) pour supprimer tout ce qui est au dessous d'une certaine fréquence (par exemple les fréquences basses du téléphone dans un filtre ADSL)
  • Filtre passe-bas (ou coupe-haut) pour supprimer tout ce qui est en dessus d'une certaine fréquence (par exemple les fréquences hautes tel qu'internet ou la télévision dans un filtre ADSL)

La puissance[modifier | modifier le code]

Le module de puissance fonctionne avec quelques contraintes :

  • Posséder des composants électroniques adaptés à la tension de fonctionnement et à la puissance à gérer (isolation électrique, échauffement, etc.)
  • Posséder un étage de protection (détection de surchauffe, de courts-circuitsetc.)
  • Répondre aux normes encadrant l’utilisation de l’appareil.

L’amplification[modifier | modifier le code]

L’amplification est réalisée au moyen d’un composant de base, le transistor, mais aussi souvent grâce à des circuits intégrés spécialisés. Le domaine de l’amplification est tellement utilisé en électronique, qu’au fil du temps, différents modules sont venus se greffer au transistor (lissage, rétrocontrôle, protection). Un composant intègre toutes ces fonctions : l’amplificateur opérationnel. Il contient un circuit électronique intégré (transistors, condensateurs, diodes) qui fait en sorte que l’amplification soit vue comme une boîte noire (principe du circuit électronique).

L’informatique[modifier | modifier le code]

Article détaillé : informatique.

En électronique, on peut aussi voir un signal électrique comme porteur d’information. Ce département de l’électronique s’appelle l’informatique. L’acteur principal est le transistor, mais vu cette fois-ci comme un interrupteur. Le signal étant codé uniquement sur deux valeurs :

  • présence de tension → valeur « 1 »
  • absence de tension → valeur « 0 »

Lorsque l’on conçoit un circuit électronique pour l’informatique, on raisonne surtout avec ces deux chiffres (0 et 1), c’est donc un signal numérique qui est traité.

Les principaux modules sont :

Le traitement informatique est souvent découplé du traitement analogique. Le pont entre ces deux mondes est réalisé par deux convertisseurs :

Autres[modifier | modifier le code]

Il existe beaucoup d’autres modules en électronique, voici quelques exemples :

  • les émetteurs-récepteurs :
    • radio (portails électriques, fermeture centralisée d’une voiture, etc.)
    • infrarouge (télécommande de téléviseur)
  • le multiplexage : nécessitant le multiplexage-démultiplexage d'un signal pour qu'il soit utilisable ;
  • les circuits de transmissions de données (par exemple (les bus informatiques, les lignes RS-232, USB, SATAetc.)
  • le modem permettant de transmettre des informations sur une ligne téléphonique aujourd'hui souvent sous forme d'ADSL ;
  • le timer : circuit intégré produisant un ou plusieurs signaux carré entièrement paramétrable.

Les composants électroniques[modifier | modifier le code]

Article détaillé : composant électronique.
  • Analogiques
    • résistance (limitation du courant ou conversion courant-tension selon l'usage)
    • diode (passage du courant dans un seul sens)
    • condensateur (accumulation de courant)
    • transistor et son précurseur, le tube (amplification/commutation)
    • bobine (self ou inductance) (filtrage de parasites, résistance à toute variation du courant)
    • le transformateur (amplification/abaissement de la tension)
    • l'amplificateur opérationnel (composant actif permettant de réaliser les principales opérations mathématiques : addition, soustraction, multiplication, division, intégration, dérivation) sur des signaux analogiques ;
    • le triac/thyristor

Les interfaces[modifier | modifier le code]

Un circuit électronique peut avoir besoin d’informations extérieures, non électriques. Dans ce cas, il existe différents convertisseurs d’information et/ou d'énergie (transducteurs) :

Les commandes[modifier | modifier le code]

Les principales commandes convertissant une phénomène physique en signal électrique sont :

  • l'interrupteur (signal binaire à la suite d'une pression solide) (ex : bouton poussoir, fin de course)
  • le potentiomètre rotatif (angle de rotation) (ex : bouton de volume d’une chaîne Hi-Fi)
  • le potentiomètre linéaire (distance) (ex : variateur de lampe halogène)
  • l’électroaimant (variations d’un champ magnétique) (ex : micros de guitare)
  • le métal (champ électrostatique) (ex : alarmes de voitures)
  • le microphone (vibration) (ex : micro)
  • le capteur de pression (pression fluide – gaz ou liquide) (ex : station météo)
  • le capteur piézo-électrique (signal analogique à la suite d'une pression solide) (ex : balances)
  • le capteur de température (ex : thermomètre électronique)
  • le capteur chimique (molécule) (ex : détecteur de monoxyde de carbone)
  • les barrières (passage d’un corps opaque devant un rayon)
    • infrarouge (ex : sonnette d’entrée des magasins, compte tours)
    • laser
  • le capteur de proximité
  • le capteur optique (ex : souris d’ordinateur)
  • le capteur laser (disque optique) (ex : lecteur CD)
  • le capteur volumétrique (ex : alarmes)
  • le capteur infrarouge (lumière infrarouge) (ex : téléviseurs)
  • le photorécepteur (quantité de lumière) (ex : éclairage nocturne automatique)
  • l’accéléromètre (accélération) (ex : mesures d’accélération et de position)
  • le gyroscope (variation de position)
  • l’antenne (signal radio)
  • l’électrode (variation du champ électrique) (ex : électrocardiographe)
  • le dynamomètre (vitesse de rotation)

Les actionneurs[modifier | modifier le code]

Les principaux convertisseurs permettant d’obtenir une action physique à partir d’un signal électrique (entre parenthèses le type de signal généré) sont :

  • le moteur électrique (rotation) (ex : voiture électrique)
  • le canon à électron (émission d’électrons) (ex : téléviseur)
  • l’électroaimant (champ magnétique) (ex : verrouillage de portes)
  • le haut-parleur (variation de pression) (ex : chaîne Hi-Fi)
  • l’électrovanne (ouverture/fermeture d’une vanne)
  • l’émetteur électromagnétique (rayonnement électromagnétique)
    • Ampoule à Incandescence (lumière visible)
    • tube fluorescent (ultraviolets)
    • ampoule halogène (lumière visible) (ex : éclairage de concerts)
    • Led/Oled (lumière visible monochromatique) (ex : voyants en tout genre)
    • l’émetteur infrarouge (lumière infrarouge) (ex : télécommande)
    • l’émetteur micro-onde (micro-ondes) (ex : micro-ondes)
    • l’émetteur radio (ondes radio) (ex : émetteur radio)
  • la résistance (rayonnement thermique, chaleur) (ex : convecteurs)