Apprendre l'électronique

Pour apprendre l'électronique, il est important de savoir qu'il existe différents types d'électroniques en fonction des critères choisis.

L’électronique est une famille de disciplines se distinguant suivant les critères suivants :

• le type de signal traité,
• la famille d’application
• ou encore le niveau hiérarchique qu’occupe l’élément étudié dans le système global.

Les différents domaines de l'électronique

L'électronique a pour objet le traitement par des composantsmatériels (avec parfois mise en œuvre de logiciel interne) de ce qui est appelé des signaux électroniques.

Un signal électronique est une grandeur qui est considérée comme représentant de manière suffisamment satisfaisante une grandeur physique donnée et qui porte l'information à traiter.

Il s'agit en général d'une tension électrique, d'un courant, mais ce peut être également un champ électrique ou magnétique.

Traditionnellement, les signaux sont classés en 3 grands types:

• signal analogique
• signal numérique
• signal de puissance

suivant la manière dont on considère ce signal et l'usage que l'on souhaite en faire.

Il est d'usage également de décomposer un signal en deux composantes:

   signal = signal utile + bruit

le signal utile étant la partie du signal contenant l'information recherchée, le bruit étant toutes les perturbations modifiant cette partie utile. Ce découpage est donc arbitraire et lié à l'usage souhaité.

En fonction de ces types de signaux, on retrouve des électroniques correspondantes:

Signal analogique

La discipline de l'électronique analogique s’intéresse au traitement continu des signaux analogiques, c’est-à-dire ceux évoluant d’une façon continue dans le temps et considérés comme tels (par opposition aux signaux discrétisés ou numérisés pour lesquels on ne prend en compte qu'un nombre fini d'états). Ils peuvent donc prendre des valeurs appartenant à un espace de valeurs continu (ou continu par intervalles). La plupart des systèmes physiques le sont, car les grandeurs physiques évoluent le plus souvent d’une façon continue (par exemple, la température).

Le domaine de l'analogique est traditionnellement divisé en plusieurs sous-domaines :

• L'instrumentation
• Les fréquences audio (en lien avec l'électroacoustique)
• Les fréquences radio
• Les hyperfréquences (encore appelées fréquences radar ou hautes fréquences)
• La production et la propagation des ondes électromagnétiques
• La vidéo
• Le traitement du signal analogique
• Le codage du signal, ...

Ce dernier ne permet ni le stockage de l'information, ni d'effectuer des produits ou des divisions par des variables. C'est pourquoi le traitement numérique du signal remplace parfois les traitements analogiques, bien qu'il occasionne un délai de traitement.

Signal numérique

Par opposition, l’électronique numérique s’intéresse au traitement des signaux dont l’espace de valeurs est discret. Ainsi le nombre de valeurs que peuvent prendre ces signaux est limité. Celles-ci sont codées par des nombres binaires. Dans le cas le plus simple, un signal numérique ne peut prendre que deux valeurs : 1 et 0. L’électronique numérique est utilisée en particulier dans les systèmes contenant un microprocesseur ou un microcontrôleur. Par exemple, un ordinateur est un appareil constitué en majeure partie par de l’électronique numérique.

À l’heure actuelle le traitement du signal numérique tend de plus en plus à remplacer le traitement du signal analogique, de manière à faciliter le développement des circuits et à apporter une meilleure intégration et une plus grande souplesse d'utilisation. Dans les applications grand public, cette évolution est particulièrement remarquable dans les domaines de l'audio et de la vidéo (caméscopes, télévision) où l'électronique analogique était depuis longtemps répandue — le cas de la photographie est un peu à part dans la mesure où l'acquisition du signal était auparavant non pas électronique mais chimique.

Par contre, il ne faut pas oublier que comme les valeurs discrètes n’existent pas physiquement, des phénomènes d’électronique analogique peuvent survenir dans les circuits numériques, notamment dans les hautes fréquences. De plus certaines fonctions comme la mesure ou l'amplification sont intrinsèquement analogiques et ne pourront jamais devenir numériques. Les capteurs sont en très grande majorité analogiques, mais les fabricants on y ajoutent de plus en plus souvent une sortie numérique permettant un transfert d'information sans erreurs.

Les signaux numériques étant également des signaux discrets en temps, on utilise en général un oscillateur à quartz (horloge) de manière à synchroniser les différentes parties d'un circuit entre elles. On appelle les circuits régis par une horloge (ou plus) des circuits synchrones. La fréquence (ou fréquence d’horloge), exprimée en hertz (Hz) d’un circuit numérique représente le nombre de changements d’état possibles d’une valeur par seconde.

Cependant, il est tout à fait possible de travailler de manière asynchrone (indépendamment d'une horloge) si on organise le fonctionnement du circuit de manière à ce que ses différentes parties se synchronisent entre elles par des échanges de signaux de contrôle (on parle d’handshaking). On parle alors de Mode de transfert asynchrone.

Électronique mixte

On parle d’électronique mixte lorsque l'on est en présence d’un système dans lequel coexistent les signaux numériques et analogiques. Les modules particuliers à cette discipline sont le convertisseur analogique-numérique (CAN) et le convertisseur numérique-analogique (CNA). Ils permettent de transformer un signal analogique en signal numérique et vice versa, en réalisant ainsi une interface entre les modules purement analogiques (comme les capteurs) et purement numériques.

Par exemple, un thermomètre à affichage numérique prélève la température (qui est une grandeur analogique), mesure sa valeur, la code en une séquence numérique et puis l’affiche sur un écran. Ainsi, les deux premières opérations sont effectuées par des modules de l’électronique analogique, la troisième nécessite une conversion analogique-numérique et la dernière relève d’un traitement numérique.

Signal de puissance

L’électronique de puissance est l’ensemble des techniques qui s’intéressent à l’énergie contenue dans les signaux électriques, contrairement aux autres disciplines électroniques, qui elles s'intéressent principalement à l’information contenue dans ces signaux. L'objectif est le contrôle ou la transformation de l'énergie électrique. La gamme de puissance traitée en électronique de puissance varie de quelques microwatts à plusieurs mégawatts.

L’électronique de puissance repose sur des dispositifs permettant de changer la forme de l’énergie électrique (les convertisseurs) et des dispositifs transducteurs (le plus couramment des turbines et des moteurs électriques). L’électronique de puissance a comme champ d’application l’électrotechnique domestique et industrielle, où elle remplace les anciennes solutions électromécaniques.

Pour apprendre l'électronique, l'idéal est de suivre des cours d'électronique.