Circuit électronique

Circuit électronique

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. C'est pour cela qu'un circuit électronique est souvent considéré comme une boîte noire comportant :

  • Une entrée pour l'alimentation,
  • Une ou plusieurs entrées,
  • Une ou plusieurs sorties.

Souvent, un circuit électronique est connecté à des dispositifs électromécaniques afin de matérialiser le traitement électronique (voir : Les actionneurs). Les composants dun circuit électronique sont essentiellement assemblés sur un support isolant (bakélite) comportant des pistes conductrices et des connecteurs, le circuit imprimé, et ou alors regroupés dans de petites ou grosse puces : les circuits intégrés.

Sommaire

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 :

  • lalimentation
  • les filtres
  • la puissance
  • lamplification
  • linformatique

Lalimentation

Article détaillé : alimentation électrique.

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

  • dun capteur (la prise électrique, ou un panneau solaire), qui sert à transformer de lénergie brute en courant électrique
  • dun étage de transformation, qui sert à rapprocher la tension électrique au niveau du besoin (ex : 220 V12 V). Létage de transformation est souvent réalisé par un transformateur.
  • dun étage de lissage, qui assure la stabilité de la tension (pas de parasites ou de pics, dans le cas dune tension continue). Ce lissage est souvent effectué par des condensateurs
  • dun étage de contrôle de la tension, qui assure davoir une tension dalimentation toujours identique quelle que soit la puissance consommée par le circuit.

Les filtres

Article détaillé : filtre (électronique).

Un filtre analogique sert à modifier la structure harmonique dun signal analogique. On distingue :

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, de courts-circuits, etc.)
  • Répondre aux normes encadrant lutilisation de lappareil.

Lamplification

Lamplification est réalisée au moyen dun composant de base : le transistor. Le domaine de lamplification est tellement utilisé en électronique, quau fil du temps, différents modules sont venus se greffer au transistor (lissage, rétrocontrôle, protection). Un composant intègre toutes ces fonctions : lamplificateur opérationnel. Il contient un circuit électronique intégré (transistors, condensateurs, diodes) qui fait en sorte que lamplification soit vue comme une boîte noire (principe du circuit électronique).

Linformatique

En électronique, on peut aussi voir un signal électrique comme porteur dinformation. Ce département de lélectronique sappelle linformatique. Lacteur principal est le transistor, mais vu cette fois-ci comme un interrupteur. Le signal est codé sur deux valeurs :

  • présence de tensionvaleur « 1 »
  • absence de tensionvaleur « 0 »

Lorsque lon conçoit un circuit électronique pour linformatique, on raisonne surtout avec ces deux chiffres (0 et 1), cest 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

Il existe beaucoup dautres modules en électronique, voici quelques exemples :

  • les émetteurs-récepteurs
    • radio (portails électriques, fermeture centralisée dune voiture, etc.)
    • infrarouge (télécommande de téléviseur)
  • le multiplexage (réalisé par le multiplexage-démultiplexage)
  • le modulateur-démodulateur (modem)
  • le timer (circuit intégré produisant un signal carré entièrement paramétrable)

Les composants électroniques

Article détaillé : composant électronique.
  • Analogiques
    • résistance (limitation du passage du courant)
    • 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 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)
    • le triac/thyristor

Les interfaces

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

Les commandes

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

  • l'interrupteur (signal binaire suite à une pression solide) (ex : bouton poussoir, fin de course)
  • le potentiomètre rotatif (angle de rotation) (ex : bouton de volume dune chaîne Hi-Fi)
  • le potentiomètre linéaire (distance) (ex : variateur de lampe halogène)
  • lélectroaimant (variations dun champ magnétique) (ex : micros de guitare)
  • le métal (champ électrostatique) (ex : alarmes de voitures)
  • le microphone (vibration) (ex : micro)
  • le capteur de pression (pression fluidegaz ou liquide) (ex : station météo)
  • le capteur piézo-électrique (signal analogique suite à 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 dun corps opaque devant un rayon)
    • infrarouge (ex : sonnette dentrée des magasins, compte tours)
    • laser
  • le capteur de proximité
  • le capteur optique (ex : souris dordinateur)
  • 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)
  • laccéléromètre (accélération) (ex : mesures daccélération et de position)
  • le gyroscope (variation de position)
  • lantenne (signal radio)
  • lélectrode (variation du champ électrique) (ex : électrocardiographe)
  • le dynamomètre (vitesse de rotation)

Les actionneurs

Voici la liste des principaux convertisseurs permettant davoir une action physique à partir dun signal électrique (entre parenthèses le type de signal généré:

  • le moteur électrique (rotation) (ex : voiture électrique)
  • le canon à électron (émission délectrons) (ex : téléviseur)
  • lélectroaimant (champ magnétique) (ex : verrouillage de portes)
  • le haut-parleur (variation de pression) (ex : chaîne Hi-Fi)
  • lélectrovanne (ouverture/fermeture dune vanne)
  • lémetteur 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 genre)
    • lémetteur infrarouge (lumière infrarouge) (ex : télécommande)
    • lémetteur micro-onde (micro-ondes) (ex : micro-ondes)
    • lémetteur radio (ondes radio) (ex : émetteur radio)
  • la résistance (rayonnement thermique, chaleur) (ex : convecteurs)
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