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Un circuit électronique peut être étudié comme une boîte noire dont on ne considère que les grandeurs électriques présentes à chacune de ses connections extérieures. On classe ces connections ou bornes[3] parmi ces catégories :
Le schéma du circuit fournit un modèle simplifié de l'interaction des composants, sans les contraintes de leur implantation matérielle, pour permettre de saisir le cheminement des signaux et leur interaction, selon la théorie des circuits.
Des prototypes simples sont montés sur platine d'expérimentation. Les composants d’un circuit électronique en production sont souvent assemblés sur un support isolant (résine époxy), à une ou plusieurs couches et comportant des pistes conductrices et des connecteurs, appelé circuit imprimé[6], sur lequel les composants sont de tous types dont les circuits intégrés eux-mèmes constitués d'un ensemble de circuits électroniques regroupés dans un seul composant et destinés à réaliser une ou plusieurs fonctions.
Conception
Circuit électronique d'une carte mère d'ordinateur
Un circuit électronique peut paraître complexe alors qu'il est souvent constitué de circuits électroniques indépendants, eux-mêmes constitués de modules, parfois appelés « étages ». Ces modules sont constitués eux-mêmes de modules élémentaires : les composants électroniques.
Les principaux « étages » rencontrés en électronique sont :
Une alimentation a pour but de générer du courant avec les caractéristiques nécessaires au fonctionnement d'un circuit. Elle est donc constituée :
éventuellement d’un générateur électrique produisant de l'électricité à partir d'une autre forme de puissance, s'il n'est pas raccordé à une source extérieure d'électricité ;
d’un étage de transformation, qui sert à rapprocher la tension électrique des tensions nécessaires aux autres composants. Il était souvent réalisé par un transformateur (à une ou plusieurs sorties), un redresseur et un filtre les tensions continues requises ; au XXIe siècle c'est généralement une alimentation à découpage.
Un filtre sert à modifier la structure harmonique d’un signal analogique. On distingue différents types de filtres :
coupe-bande (ou réjecteur) pour supprimer un fréquence particulière (la fréquence de 50 Hz du secteur par exemple) ;
passe-bande pour ne laisser passer qu'une bande de fréquence (la bande UHF par exemple) ;
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) ;
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)
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 constitué de transistors, condensateurs et diodes.
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 »
Lors de la conception d'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.
le multiplexage qui permet de mélanger plusieurs signaux dans le but de les transmettre par le même support, au moyen des opérations de multiplexage et démultiplexage ;
le modem permettant de transmettre des informations sur une ligne téléphonique aujourd'hui souvent sous forme d'ADSL ;
le timer : circuit intégré permettant de synchroniser différentes opérations entre plusieurs composants numériques en générant un signal d'horloge.
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 (transducteurs) :
Les commandes
Les principales commandes convertissant un phénomène physique en signal électrique sont :
l'interrupteur (signal binaire à la suite d'une pression solide) (ex : bouton poussoir, fin de course)
Les principaux convertisseurs permettant d’obtenir une action physique à partir d’un signal électrique (entre parenthèses le type de signal généré) sont :
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
La première étape réside dans la fabrication du circuit imprimé permettant de connecter les composants les uns avec les autres.
Une fois la carte électronique fabriquée s'ensuit l'étape d'assemblage, au cours de laquelle les composants électroniques sont soudés à la carte par brasage. Plusieurs techniques d'assemblage existent selon les types de composants :
Composants traversants
Historiquement les premières cartes électroniques utilisent des composants dit traversants, dont les pattes s'insèrent dans des trous métallisés. Ces composants sont soudés soit manuellement soit par soudure à la vague (en anglais Wave soldering).
Composant traversants
Résistances traversantes
Composants d'un ordinateur des années 1980.
Composants montés en surface
Composants montés en surface
La technique de montage en surface des composants les plus récents appelés CMS, en anglais surface mount technology (SMT), est apparue dans les années 1960 et est devenue en 2018 la technique la plus utilisée dans l'industrie.
↑Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Bruxelles, De Boeck, , p. 114.
↑Marie-Annick Roy, Guide de la technique 1 : L'information, Montreux, Presses polytechniques et universitaires romandes, , 236 p. (ISBN2-88074-219-6), p. 49
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