électronique

Les circuits logiques, appelés encore circuits de commutation et de synchronisation, sont au cœur de tout appareil électronique dans lequel des signaux doivent être sélectionnés et combinés. Ces circuits, qui sont généralement réalisés à partir de circuits intégrés, sont notamment employés dans la commutation téléphonique (voir Téléphone), la transmission par satellite et les opérations des calculateurs numériques.

La logique numérique est un système de logique appliquant les principes de l'algèbre de Boole, n'admettant donc que deux valeurs de vérité, « vrai » et « faux ». Ces valeurs sont représentées respectivement par le chiffre 1 et par le chiffre 0, auxquels correspondent deux tensions de valeurs différentes dans le circuit logique. Par conséquent, selon la valeur du ou des signaux d'entrée, le circuit logique attribue à ces signaux les valeurs « vrai » ou « faux ». Ces signaux, qui peuvent être générés par des commutateurs mécaniques ou des transducteurs monolithiques, sont alors traités par le circuit logique, qui réalise un grand nombre d'opérations logiques grâce à des circuits élémentaires. Ces derniers, appelés souvent portes, sont conçus pour effectuer par exemple les opérations « ou », « et », ou « non », ainsi que leurs combinaisons (comme l'opération logique « non-ou », assurée par la porte NOR). Ainsi, sur une porte ET qui possède plusieurs entrées et une sortie, cette sortie est égale à « vrai » si et seulement si la valeur « vrai » est attribuée à toutes les entrées. De la même manière, le signal de sortie d'une porte OU est égal à « vrai » si au moins l'une des entrées a pour valeur « vrai » ; il est égal à « faux » si et seulement si toutes les entrées ont pour valeur « faux ». Une porte NON, qui possède une entrée et une sortie, permet de transformer un signal « vrai » en un signal « faux », réalisant ainsi l'opération « non ». À partir de ces circuits élémentaires sont construits des circuits plus complexes, comme les bascules, les compteurs, les comparateurs et les additionneurs.

Pour remplir une fonction complète, il est parfois nécessaire d'interconnecter un grand nombre de circuits logiques. Dans certains cas, on utilise des microprocesseurs qui permettent d'assurer des fonctions de commutation et de synchronisation des différents circuits logiques. Ces processeurs, qui sont programmés pour remplir une ou plusieurs tâches précises, ont l'avantage de pouvoir exécuter différentes fonctions logiques selon les commandes programmées. Toutefois, ils présentent l'inconvénient d'être généralement montés en série, mode qui peut se révéler trop lent pour certaines applications.

L'apparition des circuits intégrés dans les années 1960 et 1970 a totalement révolutionné les domaines des télécommunications et de l'informatique. Ces circuits réduisent en effet les dimensions des appareils, tout en abaissant les coûts de production et en assurant des vitesses d'exécution plus élevées et une plus grande fiabilité. Aujourd'hui, les montres digitales, les ordinateurs portables et les jeux électroniques sont tous des systèmes équipés de microprocesseurs et donc de circuits intégrés. Les progrès de l'électronique ont également permis de développer la technique de numérisation du signal audio, dont la fréquence et l'amplitude sont codées numériquement par une technique de balayage spéciale, consistant à mesurer l'amplitude du signal à de très courts intervalles. Grâce à cette technique, la musique numérisée à l'enregistrement, qui est gravée sur des disques compacts, est d'une qualité bien supérieure à celle que l'on obtient par un enregistrement classique.

L'électronique médicale s'est aussi considérablement perfectionnée ces dernières années, en concevant des dispositifs permettant d'obtenir des images de n'importe quel organe, selon n'importe quelle coupe, tels que le scanner (voir X, rayons) ou l'imagerie par résonance magnétique.

Actuellement, les recherches entreprises pour augmenter la vitesse et les performances des ordinateurs se concentrent principalement sur l'amélioration de la technologie des circuits intégrés, ainsi que sur le développement de circuits de commutation encore plus rapides. On est maintenant capable de réaliser des circuits à très grande intégration, appelés circuits VLSI (Very Large Scale Integration), pouvant abriter des centaines de milliers de composants sur une seule puce. Par ailleurs, des ordinateurs à haut débit sont en cours de développement, dans lesquels les semi-conducteurs sont remplacés par des supraconducteurs utilisant des jonctions Josephson (voir Supraconductivité ; Josephson, effets). Ces ordinateurs, capables de fonctionner à des températures voisines du zéro absolu, sont toutefois d'un coût relativement élevé.