Circuit électronique
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Un circuit électronique est un ensemble de composants électroniques interconnectés sur un circuit imprimé dans le but de remplir une fonction. C'est pour cela qu'un circuit électronique est souvent considéré comme une boîte noire avec :

  • Une alimentation
  • des paramètres d'entrées
  • Une ou plusieurs sorties

Souvent, un circuit électronique (Un circuit électronique est un ensemble de composants électroniques interconnectés sur un circuit imprimé dans le but de remplir une fonction. C'est pour cela...) est connecté à des dispositifs électromécaniques pour matérialiser le traitement électronique (voir : Les Actionneurs). Les composants d’un circuit électronique sont essentiellement assemblés sur un support en bakélite, le circuit imprimé (Le circuit imprimé est un support, généralement une plaque, destiné à regrouper des composants électroniques, afin de réaliser un système plus...), ou alors regroupés dans de petites puces : les circuits intégrés.

Conception

Un circuit électronique paraît toujours compliqué. Pourtant, il est juste constitué de quelques modules indépendants, qui sont des circuits électroniques, eux-mêmes constitués de modules (parfois appelés " étages "). Au final, 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. Voici une liste des principaux modules rencontrés en électronique :

  • L’alimentation
  • Les filtres
  • La puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :)
  • L’amplification
  • L’informatique

L’alimentation

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

  • d’un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) (la prise électrique, ou un panneau solaire), qui sert à transformer de l’énergie brute en courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un...).
  • d’un étage de transformation, qui sert à rapprocher la tension (La tension est une force d'extension.) électrique au niveau du besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les besoins...) (ex : 220V->12V). L’étage de transformation est souvent réalisé par un transformateur.
  • d’un étage de lissage, qui assure la stabilité de la tension (pas de parasites ou de pics, dans le cas d’une tension continue). Ce lissage est souvent effectué par des condensateurs
  • d’un étage de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la tension, qui assure d’avoir une tension d’alimentation toujours identique quelle que soit la puissance consommée par le circuit

Les filtres

Un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) sert à modifier la structure harmonique (Dans plusieurs domaines, une harmonique est un élément constitutif d'un phénomène périodique ou vibratoire (par exemple en électricité : les « courants...) d’un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) analogique. On distingue :

  • Filtre coupe-bande (ou réjecteur)
  • Filtre passe-bande
  • Filtre passe-haut (ou coupe-bas)
  • Filtre passe-bas (ou coupe-haut)

La puissance

Le module de puissance fonctionne comme un module normal avec quelques contraintes :

  • Posséder des composants électroniques adaptés au besoin (isolation électrique, échauffement)
  • Posséder un étage de protection (détection de surchauffe (La surchauffe est une opération physique qui a lieu dans un moteur à vapeur.), de courts-circuits, etc.)
  • Répondre aux normes encadrant l’utilisation de l’appareil

L’amplification

L’amplification est réalisée au moyen d’un composant de base : le transistor. Le domaine de l’amplification est tellement utilisé en électronique, qu’au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), 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 (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) comme une boîte noire (principe du circuit électronique).

L’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 (Un interrupteur (dérivé de rupture) est un dispositif ou organe, physique ou virtuel, permettant d'interrompre ou d'autoriser le passage d'un flux. Il ne faut pas confondre l'interrupteur qui permet d'éteindre ou d'allumer un appareil...). Le signal est codé sur 2 valeurs :

  • présence de tension => valeur " 1 ",
  • absence de tension => valeur " 0 "

Lorsqu’on conçoit un circuit électronique pour l’informatique, on raisonne surtout avec ces 2 chiffres (0 et 1), c’est donc un signal numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et...) qui est traité.

Les principaux modules sont :

  • Les portes logiques
  • Les opérateurs logiques (assemblage de portes logiques)
    • module additionneur (Un additionneur est un circuit électronique permettant de faire une addition.)
    • module soustracteur
    • module compteur
  • La mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.)
  • Les processeurs

Le traitement informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...) est souvent découplé du traitement analogique. Le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette séparation. Le...) entre ces deux mondes est réalisé par deux convertisseurs :

  • le CAN : convertisseur analogique-numérique
  • le CNA : convertisseur numérique-analogique

Autres

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

  • les émetteurs-récepteurs
    • radio (portails électriques, fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) centralisée d’une voiture, etc.)
    • infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle...) (télécommande de téléviseur)
  • le multiplexage (Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support de transmission.) (réalisé par le multiplexage-démultiplexage)
    • série (RS-232)
    • USB
  • le modulateur-démodulateur (modem)
  • le timer (circuit intégré produisant un signal carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois...) entièrement paramétrable)

Les composants électroniques

  • Analogiques
    • résistance (limitation du passage du courant)
    • diode (passage du courant dans un seul sens)
    • condensateur (Un condensateur est un composant électronique ou électrique dont l'intérêt de base est de pouvoir recevoir et rendre une charge électrique, dont la...) (accumulation de courant)
    • transistor et son précurseur, le tube (amplification/commutation)
    • bobine (self ou inductance) (filtrage de parasites, résistance à variation du courant)
    • le transformateur (amplification/abaissement de la tension)
    • l'amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) opérationnel (composant actif permettant de réaliser les principales opérations mathématiques : addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de grandeurs extensives de même...), soustraction (La soustraction est l'une des opérations basiques de l'arithmétique. La soustraction combine deux ou plusieurs grandeurs du même type, appelées opérandes, pour donner un seul nombre,...), multiplication (La multiplication est l'une des quatre opérations de l'arithmétique élémentaire avec l'addition, la soustraction et la division .), division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la fonction "multiplication par...), intégration, dérivation)
    • le triac/thyristor
  • Numériques
    • Compteur-décompteur
    • Circuits opérationnels (additionneur, soustracteur)
    • Circuits logiques
    • multiplexeur-démultiplexeur
    • mémoire

Les interfaces

Un circuit électronique peut avoir besoin d’informations extérieures, non électriques. Dans ce cas, il existe différents convertisseurs d’information et/ou d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (transducteurs) :

Les commandes

Voici une liste des principales commandes convertissant un signal quelconque en signal électrique analogique (entre parenthèse le signal source)

  • l'interrupteur (signal binaire suite à une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) solide) (ex : bouton poussoir, fin de course)
  • le potentiomètre rotatif (angle de rotation) (ex : bouton de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d’une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) hi-fi)
  • le potentiomètre linéaire (distance) (ex : variateur de lampa halogène)
  • l’électroaimant (variations d’un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique) (ex : micros de guitare)
  • le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins....) (champ électrostatique) (ex : alarmes de voitures)
  • le microphone (Un microphone (ou plus simplement « micro ») est un dispositif de conversion des ondes sonores acoustiques d'un milieu compressible en impulsions électriques. C'est donc un capteur analogique.) (vibration) (ex : micro)
  • le capteur de pression (pression fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont...)gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière...) ou liquide) (ex : station météo)
  • le capteur piezo-électrique (signal analogique suite à une pression solide) (ex : balances)
  • le capteur de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) (ex : thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur des températures. C'est le domaine d'étude de la thermométrie.) électronique)
  • le capteur chimique (molécule) (ex : détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) de monoxyde de carbone)
  • les barrières (passage d’un corps opaque devant un rayon)
    • infrarouge (ex : sonnette (Une sonnette est de façon générale, un petit timbre, ou clochette, manipulée à la main, ou au bout d'une ficelle, pour...) d’entrée des magasins, compte tours)
    • laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...)
  • le capteur de proximité
  • le capteur optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) (ex : souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme...) 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 (Un gyroscope (du grec « qui regarde la rotation ») est un appareil qui exploite le principe de la conservation du moment angulaire en physique (ou encore stabilité gyroscopique ou effet...) (variation de position)
  • l’antenne (signal radio)
  • l’électrode (variation du champ électrique) (ex : électrocardiographe)
  • le dynamomètre (Un dynamomètre est un appareil de mesure des forces utilisant généralement un ressort dont on connaît le coefficient d'élasticité. Voir peson son nom traditionnel. Son unité est le Newton) (vitesse de rotation)

Les actionneurs

Voici la liste des principaux convertisseurs permettant d’avoir une action physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance...) à partir d’un signal électrique (entre parenthèse le type de signal généré) :

  • le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) électrique (rotation) (ex : voiture électrique)
  • le canon à électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) (émission d’électrons) (ex : téléviseur)
  • l’électroaimant (champ magnétique) (ex : verrouillage de portes)
  • le haut-parleur (Un haut-parleur est un transducteur électromécanique destiné à produire des sons à partir d'un signal électrique. On emploie parfois aussi ce terme pour...) (variation de pression) (ex : chaîne hi-fi)
  • l’électrovanne (ouverture/fermeture d’une vanne)
  • l’émetteur électromagnétique (rayonnement électromagnétique)
    • Ampoule à incandescente (lumière visible)
    • tube fluorescent (ultraviolets)
    • ampoule halogène (lumière visible) (ex : éclairage de concerts)
    • Led/Oled (lumière visible monochromatique) (ex : voyants en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) genre)
    • l’émetteur infrarouge (lumière infrarouge) (ex : télécommande)
    • l’émetteur micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une longueur d'onde plus courte...) (micro-ondes) (ex : micro-ondes)
    • l’émetteur radio (ondes radio) (ex : émetteur radio)
  • la résistance (rayonnement thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...), chaleur) (ex : convecteurs)
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