Brevet FR2008765A1 — publié le 19700123

- 1 - 2008765 La présente invention relève de la technique des dispositifs à semi-conducteurs et concerne un circuit résistant à coefficient de température ajustable» De tels circuits trouvent un large emploi, surtout dans la technique des semiconduc-5 teurs, par exemple pour compenser le coefficient de température d'un montage ou d'une partie importante d'un montage» le brevet français ÎT° 1.475.240 concerne un dispo-sitif servant à compenser des variations d'un courant, dues à des fluctuations de température, ce courant traversant un élé= 10 ment sensible aux variations de température, alimenté par l'intermédiaire d'un -trajet émetteur-collecteur d'un premier transistor, l'intensité du courant traversant ce transistor étant commandée par un paramètre de commande. Suivant le brevet précité, en vue de compenser les écarts dûs aux variations de tem~ 15 pérature, on insère dans le circuit de commande, le trajet émetteur-collecteur d'un second transistor, shunté de façon connue, par un diviseur ohmique de tension, à la prise intermédiaire duquel est connectée la base de ce second transistor, la valeur de la portion du diviseur de tension comprise entre 20 l'émetteur et la base du second transistor étant inférieure à la valeur de l'impédance d'entrée ba,se-=émetteur de ce second transistor, et l'intensité du courant qui parcourt tout le diviseur de tension étant inférieure à celle du courant de collecteur du second transistor. Ce dispositif comporte donc essen-25 tiellement un circuit résistant à coefficient de température ajustable, formé par la combinaison parallèle d'un diviseur ohmique de tension et du trajet émetteur-collecteur d'un transistor dont la base est connectée à la prise intermédiaire du diviseur de tension, 30 Le coefficient de température G de ce circuit tôt est égal au coefficient de température Cj, de la résistance propre base-émetteur du transistor, multiplié par le rapport entre la tçnsion Y appliquée aux bornes du circuit et la S tension V, effective entre la base et l'émetteur du transistor, be 35 Le coefficient est donc influencé également par le choix de la tension V , et il est exclu d'obtenir une valeur déterminée s désirée de C, . pour toute valeur quelconque de Y s pour une *t»o*c s valeur déterminée de on doits lors d'une modification de V , modifier proportionnellement la tension V^e; par conséquent, 15792 2 20Ô8765 lors d'une modification de la valeur électrique d'une des résistances formant le diviseur ohmique de tension, il y a lieu de modifier également la valeur électrique de l'autre résistance.Le réglage désiré est donc difficile à obtenir. Suivant un mode de réalisation du dispositif mentionné dans le brevet précité, on obvie à cette difficulté en alimentant la branche dont fait partie le trajet base-émetteur du transistor du circuit, plus ou moins indépendamment de la tension V , à partir d'une source d'alimentation distincte et à travers une résistance variable raccordée à une deuxième prise du diviseur ohmique de tension, prévue sur la portion de diviseur branchée entre la base et l'émetteur du transistor. Le but de l'invention est de fournir un circuit perfectionné du genre précité, le coefficient de température de ce circuit pouvant être choisi quasi indépendamment de la tension inverse de collecteur appliquée aux bornes de circuit, alors que la branche dont fait partie le trajet base-émetteur du transistor, ne nécessite pas de source d'alimentation distincte. Conformément à l'invention, le diviseur de tension comprend un élément dont le coefficient de température est pratiquement égal à zéro et comportant au moins une diode de Zener, de sorte que le coefficient de température du circuit peut être choisi quasi indépendamment de la tension inverse de collecteur appliquée aux bornes du circuit» La description suivant, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que des figures du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention. La fig. 1 est le schéma du circuit utilisé dans le dispositif suivant le brevet français n" 1.475.240. La fig. 2 est le schéma d'une variante de ce circuit, mentionnée dans le brevet précité. La fig. 3 est le schéma d'un premier mode de réalisation du circuit conforme à l'invention. La fig. 4 est le schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un tel circuit. La fig. 5 est le schéma d'un troisième mode de réalisation simplifiée d'un tel circuit. 69 15792 « - 3 - 20087 65 Le circuit à coefficient de température ajustable, décrit dans ledit "brevet français, est formé par la combinaison parallèle d'un diviseur ohmique de tension à résistances (2), (3) et (4) et le trajet émetteur-collecteur d'un transistor (1), 5 par exemple de type de conduction n-p-n9 la base de ce transistor étant connectée à la prise entre les résistances (2) et (3) du diviseur de tension. La valeur électrique de la portion (2) du diviseur montée entre l'émetteur et la base du transistor (1) a été choisie inférieure à la valeur électrique de 15 impédance 10 d'entrée base-émetteur du transistor (1), alors que la résistance totale R^v = Eg + Ej + R^ du diviseur de tension (2), (3), (4) est choisie telle que l'intensité du courant L^ traversant ce dernier soit inférieure à celle du courant de collecteur I du c transistor. Pour une valeur déterminée de la tension inverse 15 de collecteur +Y , on y parvient par le choix d'une résistance (2) dont la valeur électrique Rg est inférieure par rapport à la résistance base-émetteur R, dans le sens de conduction du tran- be sistor (1) Y R^v * Rg + Rj + R^ est élevée au point que s ^ ^ E 3 c dv 20 L'intensité du courant de collecteur I est égale à (•f' a ^) fois l'intensité du courant de base celle-ci étant à son tour égale au quotient|=^- | de la tension VW base-émetteur et de l'a résistance base-émetteur. Etant donné q.ue Rg -ension T^e est environ à Vg„ 2 , mais la "dv 25 résistance R^e est fonction de la température ainsi que la tension V, * donc également de la tension V . be s L'intensité du courant de collecteur I et, partant, la résistance totale R^ du circuit varie donc avec la température dans les conditions décrites, le coefficient de température C., Y -ox 30 résultant de cette variation est égale â , ou, approximative- be ^d- ment fois le coefficient de température C„ de la résistance 2 . 1 base-émetteur du transistor pour autant que le facteur d'amplification (o( • --1) du courant collecteur-base du transistor soit supérieur au facteur de contre-réaction R^./Eg, qui limite 35 l'amplification. En faisant -varier maintenant la tension , on fait 69 15792 - 4 - 2008765 varier également; la tension base-émetteur Y^e et, partant, le courant de base I, et le courant de collecteur I , ce qui est b c . généralement indésirable. En agissant de sorte que le courant de collecteur I reprenne l'intensité désirée, par exemple en C 5 faisant varier 1& résistance (4)» ou modifie de ce fait égale-ment le rapport dv et, partant, également le coefficient de R2- température total Ie choix de ce dernier étant donc libre seulement en relation avec la tension Yg„ La variante suivant la fig, 2 et décrite dans le 10 brevet français précité, permet un choix plus grand. Dans cette variante, le diviseur ohmique de tension comporte une deuxième prise agencée entre les parties (2) et (2!) de sa branche base-émetteur, tandis que la branche collec- teur-base ne comporte que la résistance (3). Par l'intermédiaire 15 d'une autre résistance (5)» ladite deuxième prise est raccordée â une source distincte +Y fournissant une tension de base par S exemple constante ou stabilisée, dirigée dans le sens de conduction. Le diviseur chmique de tension (2), (2e)» (3) ré-20 pond aux conditions déjà exprimées s R2 + E2' La tension Y fournie par la source auxiliaire dis-tincte, ainsi que la valeur électrique de la résistance (5) ont été choisies telles que la tension base-émetteur ^ , dirigée 25 dans le sens de conduction, et le courant de base 1^ sont déterminés principalement par ces grandeurs et que ladite valeur électrique R,. de ladite autre résistance (5) n'influence pratiquement pas la valeur effective de la branche base-émetteur du diviseur de tension (2), (2-)9 (3)5 Y . Y JL > it • Rs» e5 + s2 ' EaT ' "5'»'R2 ets de préférence, Y ^ Y , g s Dans ces conditions, on peut faire varier la tension Y_ sans modifier fortement la tension V, , les courants I, et I s be5 b c et le coefficient et on peut, en faisant varier la tension 35 Y n la valeur électrique Rj. ou le rapport entre R„ et R?g , ré- J Ce.' gler 1*intensité du courant I sans influencer fortement le R rapport dv etf par conséquent9 le eoefiMcient de tempéra- R'2 + ^ BAD ORIGINAL 63 15792 - 5 - 20Û8765 V ture total = Ctr . R? + R,,, ' Ce circuit a l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'une source distincte dont ,1a tension doit être pratiquement constante par rapport à l'émetteur du transistor (1), alorsU^.e 5 réglage de l'intensité du courant I exerce sur la valeur du c coefficient 0^. une influence qui tout en étant faible, est inévitable. Dans l'exemple de réalisation du circuit conforme à l'invention représenté sur la fig. 3j le diviseur ohmique de 10 tension est constitué par une résistance (2) montée entre la hase et l'émetteur du .transistor (1), et par une résistance (3) dont l'extrémité située à l'opposé de la hase, est raccordée à la prise d'un autre diviseur ohmique de tension (9)» (9')« Ce dernier est shunté par une diode de Zener (7)» la combinaison 15 parallèle ainsi formée étant raccordée d'une part à la source de tension +V et d'autre part â l'émetteur du transistor (1) à S travers une résistance (8). Ce circuit également répond aux conditions déjà exprimées: Rg et» Ic^Idv = I8 + Ty 20 alors que Vs " Y7 Vs I = _S L et t = § . 8 Ee 5*" Il est en outre nécessaire que ^9 * ^9» a9 + R9» T5 1 T5 V S 9' si R_ = R_, J soit faible par rapport à la valeur R„. 4 * V ■ ■ 5 Dans ces conditions, le coefficient de température ^ou 25 Ct^ circuit est Ctot = ^ . Ctr + ^ . C7 , expression dans laquelle désigne le coefficient de température de la diode de Zener (7)« Or, on peut choisir une diode de Zener (7) dont le coefficient de température est très faible, 30 par exemple un coefficient qui, comparé au coefficient du transistor, est pratiquement égal à zéro. La tension aux bornes de la diode de Zener (7) doit être au moins égale à la plage désirée (Vg - Vsm£n) âe la "tension aux bornes du circuit. Lorsque pour la valeur désirée de la tension il est 35 impossible de trouver une diode de Zener (7) dont le coefficient 69 15792 - 6 - 2008765 on peut, ûe température est pratiquement égal à zéro, comme le montre les figures 4 et 5» remplacer cette diode (7)* par le montage , en série comportant au moins une diode de Zener (7) et au moins une autre diode (10) montée dans le sens de conduction, ladite 5 diode de Zener et ladite autre diode étant choisie telles que l'on obtienne la chute de tension totale désirée - Yz = Vj + V^, + V_,Q + et que le coefficient de température Cz de la diode de Zener soit compensé par ceux des autres diodes CB - °7 + C7 *0 Dans ces conditions , le coefficient de température total ^ du circuit peut être choisi librement par le choix du rapport R-^/R^ et du coefficient de température du transistor (1), tandis qu'en faisant varier la tension aux bornes du diviseur de tension (2), (3)» on peut faire varier, dans flLes 15 limites déterminées, le courant de collecteur I et, par consé-quent, indépendamment de ce dernier, la tension Vg aux bornes du circuit» La branche de collecteur du transistor (l) comporte également une résistance de protection (6) destinée à li~ 20 miter â une valeur admissible l'intensité du courant Iq, par exemple dans le cas d'une tension trop élev'ée aux bornes du diviseur de tension (2), (3): Cmax Dans un dispositif comportant des éléments sensibles c'5 aux variations de température et devant être commandé suivant la valeur de la tension Vg, le circuit décrit ci-dessus peut être, utilisé comme résistance de compensation, sensible aux ' variations de température et à coefficient de température ajustable f ou également comme premier étage de dispositif devant 30 compenser l'influence de la température, la tension de commande pour !(étags.suivant étant prélevée entre l'émetteur et le collecteur du transistor (1) ou - sous inversion de l'influence de la température - aux bornes de la résistance (6). La fig. 4 est le schéma illustrant un deuxième 33 mode de réalisation du circuit conforme à l'invention. Sur cette figure, la diode de Zener (7) est en série avec deux diodes (10) montées dans le sens de conduction, de sorte que-le coefficient de température de la diode (7) est compensé, ledit montage en série, shunté par le diviseur de "baex Original 15792 2008765 tension (9)s l?')s étant incorporé dans le premier diviseur de tension entre ses résistances (2) et (3)» Etant donné que le coefficient de température de l'élément formé par les constituants (?) et (0) est pratiquement égal à zéro, le coefficient , ^2 **" ^3 5 de température total est â nouveau égale à —g » , et peut donc être ajusté à l'aide des résistances (2) et (3)» tandis qu!à l'aide dudit deuxième diviseur de tension (9)» (9")» le point de fonctionnement du transistor (1) peut être déterminé indépendamment dudit coefficient C^o^. . 10 Dans de nombreux cas, il n'est pas nécessaire de faire varier l'intensité du courant I et, par conséquent, la tension Ic est inférieure à celle qui correspond au rapport Rj/ïï-2 prescrit pai le coefficient . Bans les cas de ce genre, on peut utiliser la variante simplifiée suivant la 15 fig. 5° le coefficient .j. peut être choisi librement avec le coefficient de température C^.r du transistor et le rapport tandis que, indépendamment de on est maître du choix de la tension Y et, par conséquent, 4e l'intensité du courant Io avec Yz - V? + V?l + YiQ + Y1Q! « 20 Les circuits suivant cette invention sont, en parti- culier, destinés à être utilisés en série avec d'autres composants tels que des résistances, le coefficient de température, soit d'au moins ■:r, autre composant d'un montage ou d'un dispositifs, soit, de la totalité d'un montage ou d'un dispositif, 25 étant ainsi compensé» par exemple comme décrit dans le brevet français précité. Les circuits en question peuvent alors servir également- d"étage ds entrée de ce montage ou de ce dispositif. 69 15792 2008765 BEVBtflDICATIONSi 1. Circuit résistant à coefficient de température ajustable, formé par la combinaison parallèle d'un diviseur ohmique de tension et du trajet émetteur-collecteur d'un transistor dont la base est connectée à la prise du 5 diviseur de tension, la valeur de la portion du diviseur de tension coapri-se entre l'émetteur et la base du transistor étant inférieure à la valeur de l'impédance d'entrée base-émetteur de ce transistor, et l'intensité du courant qui parcourt tout le diviseur de tension étant inférieure à celle du oourant de collecteur du transistor, caractérisé en ce que le diviseur 10 de tension comprend un élément dont le coefficient de température est pratiquement égal à zéro et comportant au moins une diode de Zener, de sorte que le coefficient de température du circuit peut être choisi quasi indé« pendamment de la tenais}* inverse de collecteur appliquée aux bornes du circuit. 15 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément est monté en série avec au moins une diode montée dans le sens de conduction, le coefficient de température de la diode de Zener étant ainsi pratique» ment compensé. 3* Circuit suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'é-20 lément comporte un autre diviseur de tension ohmique sh.us.tant la diode ds Zener et dont la prise est conneotée à l'extrémité opposée à la base du transistor de la portion du premier diviseur ohmique de tension située entre la base et le collecteur de ce transistor. 4* Circuit suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que 2^ l'élément comportant la diode de Zener est raccordé à l'émetteur du transistor à travers une résistance. 5. Circuit suivant au moins une des revendications précitées, caractérisé en ce que le circuit de collecteur du transistor comporte une autre résistance.