Théorie : Introduction

Méthode et objectifs

Compte tenu du fait que cet ouvrage s'adresse à des débutants, nous partirons du principe que le lecteur n'a (presque) aucune connaissance en électricité ou en électronique, et pas davantage en mathématiques...

L'objectif de cette partie est d'apporter au lecteur le minimum vital dans le domaine théorique, c'est-à-dire des bases certes étroites, mais suffisantes (et nécessaires!) pour une initiation sérieuse et profitable à l'électronique. Grosso modo, disons que le contenu se situe entre la vulgarisation et un cours de seconde/terminale.

Certains lecteurs trouveront peut-être ce "minimum vital" encore trop ardu. Pas de panique, on pourra "sauter" les passages qui paraissent de prime abord trop complexes, et y revenir plus tard.

La méthode consiste à ne retenir que les informations strictement indispensables et à les présenter de la manière la plus simple et la plus accessible, en évitant d'entrer dans des considérations trop abstraites ou des calculs fastidieux. Il parait en effet préférable pour un néophyte de se limiter à des notions essentielles et de bien les assimiler, plutôt que d'accumuler des connaissances approximatives et disparates...

Le "minimum vital" que nous nous fixons ici pour objectif sera complété, ultérieurement, lors de l'étude des composants. Il s'agit donc, dans un premier temps, d'acquérir des bases "génériques", avant de se pencher de plus près sur les propriétés et fonctions des différents composants.

Electricité et électronique

L'étude des phénomènes liés à l'électricité appartient à la physique, une science fondamentale qui a pour objectif de comprendre la structure et les propriétés de la matière, et de dégager, à partir de l'expérience, des lois aussi générales et universelles que possible.

L'application pratique de ces lois permet ensuite de réaliser des dispositifs et appareils utiles au commun des mortels. Ainsi l'électronique a-t-elle pour vocation, in fine, de produire des objets: c'est avant tout, en dépit de sa proximité avec une science "pure et dure", une technique.

La principale différence entre l'électronique et l'électricité réside dans le fait que les composants électroniques (diodes, transistors, circuits intégrés...) sont réalisés à l'aide d'un matériau conducteur particulier, appelé semi-conducteur (silicium pour l'essentiel), au lieu des métaux et alliages traditionnels utilisés en électricité (cuivre...).

La conduction électrique, dans les composants électroniques, peut par conséquent être contrôlée de manière infiniment plus subtile et sophistiquée que dans les composants "classiques". En caricaturant un peu, on dira que les composants électriques sont commandés en "tout ou rien" à l'aide d'interrupteurs (on allume, on éteint...), tandis que les composants électroniques sont commandés par des signaux électriques dont on peut faire varier très précisément les paramètres.

Qui plus est, les composants électroniques se distinguent par une miniaturisation très poussée et des courants très faibles, alors que la plupart des composants électriques demeurent souvent assez encombrants...

Malgré ces différences non négligeables, les composants électroniques ne dérogent pas aux lois générales de l'électricité.

La connaissance des principales lois fondamentales de l'électricité (lois de Kirchhoff, d'Ohm, de Joule...) s'avère donc incontournable pour quiconque souhaite s'initier à l'électronique. Par chance, ce sont des lois extrêmement simples à conceptualiser et faciles à mémoriser!

En revanche, les théorèmes de Thévevin et de Norton, le principe de superposition et quelques autres, qui sont le b-a-ba des cours classiques d'électricité et donc d'électronique, pourraient sans doute paraître assez abstraits et rébarbatifs à un débutant. Ces théorèmes seront ici évoqués à titre documentaire, sans entrer dans les détails.

Par ailleurs, quelques notions sur le magnétisme seront utiles pour comprendre le fonctionnement d'un transformateur ou d'un haut-parleur. Là encore, nous nous bornerons au "minimum vital".

Quelques symboles conventionnels

Le schéma, pourrait-on dire, est à l'électronicien ce que la partition est au musicien. Autrement dit: une représentation symbolique normalisée d'un montage, ou assemblage de divers composants formant un circuit.

Les composants sont figurés par des symboles conventionnels, qui ont une signification simple et unique. Ainsi, une résistance est représentée par un rectangle, un condensateur par deux petits rectangles face à face, séparés par un espace blanc... Lorsque cela est utile, la valeur (avec ou sans l'unité de mesure) et parfois la tolérance minimale du composant sont indiquées en clair à proximité.

Notons que, en règle générale, seuls les composants utiles sont représentés sur les schémas. Bien souvent, on ne fait pas figurer la source d'alimentation: on se borne à indiquer en clair la tension requise. Si certaines broches d'un circuit intégré ne sont pas utilisées, elles n'apparaissent pas forcément sur le schéma, ou alors avec l'indication "NC" (non connecté). Dans un souci de clarté, on peut faire figurer la masse (potentiel 0 volt) à plusieurs endroits.

Autre point qui mérite une attention particulière: la continuité des liaisons entre composants. En effet, certaines pistes sont reliées entre elles, alors que d'autres se "croisent" sans se toucher. Dans ce cas, le trait n'est pas continu: une piste "enjambe" l'autre, ce qui indique l'absence de liaison électrique entre ces deux pistes.

Voici quelques symboles conventionnels nécessaires à la lecture d'un schéma; nous en verrons d'autres par la suite.

Petite précision: les symboles utilisés en électronique ou en électricité ne sont pas aussi "universels" qu'on pourrait le souhaiter, en dépit de tous les efforts de normalisation. On trouvera donc, dans la littérature, des symboles parfois différents pour un même composant. Voici quelques exemples:

Et maintenant, passons aux choses sérieuses...