Brevet FR2002937A1 — publié le 19691031

La présente invention concerne des circuits électriques d'une façon générale et. est plus particulièrement applicable à des dispositifs de polarisation pour circuits intégrés . Le terme circuit intégré utilisé ici désigne un dispositif semi-conducteur unitaire 5 monolithique appelé encore plaquette ou pastille qui est équivalent à un réseau ou montage d'éléments de circuit interconnectés,les uns actifs, les autres passifs. On prévoit, selon l'invention, un circuit électrique comportant une pluralité d'étages transistorisés montés en cascade, X) chacun comprenant un amplificateur à couplage émetteur commandant un amplificateur à émetteur follower. Une alimentation en tension de polarisation est prévue pour le circuit qui comporte également ■une première résistance reliant l'alimentation de polarisation à l'un des transistors à couplage émetteur dans le premier et le 15 second étage de l'ensemble d'étages montés en série. Une seconde résistance est prévue qui délivre une tension de réaction venant du transistor à émetteur follower du dernier étage de l'ensemble d'étages montés en cascade,à l'autre transistor à couplage émetteur du premier étage. Les valeurs de la première et de la seconde 20 résistance sont telles que les chutes de tension continue apparaissant aux bornes de la première résistance sont sensiblement égales aux chutes de tension continue apparaissant aux bornes de la seconde résistance. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 25 apparaîtront au cours de la description qui va suivre. les dessin annexé , donné uniquement à titre d'exemple, représente le schéma de montage d'un canal de traitement d'ondes modulées angulairement pour des récepteurs à modulation de fréquences Bien que le circuit puisse être incorporé dans un dispositif 30 à circuit intégré, il convient de noter les concepts fondamentaux qui seront décrits ci-après sont applicables d'une façon plus générale. L'invention peut, par exemple être utilisée avec tout montage amplificateur comportant une pluralité d'étages transistorisés montés en cascade du type décrit ici» 35 Le schéma de montage du dessin montre l'emploi de plusieurs . étages amplificateurs à trois transistors dans l'amplificateur de fréquence intermédiaire d'un récepteur radio à modulation de fréquence. Le rectangle en tirets représente, de façon schématique, une plaquette monolithique d'un circuit semi-conducteur; la 40 plaquette présente une pluralité d'aires de contact sur sa périphérie 69 05423 2 2002937 grâce auajiéUfis on peut faire des connexions au cirauit de ladite plaquette. Par exemple la plaquette 10 comporte une paire d'aires de contact 12 et 14 qui sont connectés à une source d'ondes modulées en fréquence. En ce qui concerne ces dimensions physiques, la 5 plaquette 10 peut être de l'ordre de 1,5x1,5 mm ou moins. La manière de mettre en oeuvre les différents éléments fonctionnels à transistors diodes et résistances décrits ci-dessous dans une plaquette monolithique est connue dans la technique. Les signaux modulés en fréquence venant d'une source convena-10 ble, telle que l'étage mélangeur d'un récepteur radio à modulation de fréquence, sont appliqués entre la borne 16 et la masse et sont amenés, par l'intermédiaire d'un condensateur 18, à un circuit résonnant 20 qui est accordé à la fréquence intermédiaire 10, 7MHZ selon les normes américaines. Le circuit résonnant 20 et le condensa-15 teur de couplage 18 sont,dans le présent exemple, externes à la plaquette mais ils sont reliés à cette dernière par l'intermédiaire des aires de contact 12 et 14. L'aire de contact 12 est reliés directement à un premier étage amplificateur 22 comportant trois transistors 24, 26 et 28. 20 Les deux premiers transistors 24 et 26 sont montés, grâce à des résistances 30 et 32, pour constituer un amplificateur à couplage émetteur et le troisième transistor 28 est monté, grâce à des résistances 34 et 36, de façon à constituer un émetteur follower. L'étage amplificateur 22 est représenté comme étant du type décrit 25 dans la demande de brevet N° 650 098 déposée aux Etats Unis d'Amérique le 29 Juin 1967. Le signal de sortie délivré par l'étage amplificateur 22 apparaît à la jonction des résistances 34 et 36. L'étage amplificateur 22 est relié directement à un étage amplificateur-identique 38 qui comporte également trois transistors 30 40, 42 et 44. Les deux premiers transistors 40 et 42 sont également reliés par une. paire de résistances 46 et 48 de façon à constituer un amplificateur à couplage émetteur, tandis que le troisième transistor 44 est également monté en émetteur folbwer, par des résistances 50 et 52. Le signal de sortfe venant de cet étage ést 35 délivré à la jonction entre les résistances 50 et 52. L'étage amplificateur 38 est relié directement à un étage identique 54. L'amplificateur à couplage émetteur de l'étage 54 comporte les transistors 56 et 58, la résistance de charge 60 et la résistance d'émetteur commune 62. L'émetteur follower comporte 40 le transistor 64 et les résistances 66 et 68 montées en série, la 69 05423 3 2002937 j onction entre ces résistances constituant le point de- sortie de l'étage amplificateur 54. les signaux de sortie venant de l'étage 54 traversent la réâstance 68 et sont appliqués à un étage liniteur de niveau élevé 5 70 comportant les transistors 72,74 et 76,une diode 73 et une résistance SC. Le transistor 76 fonctionne couine soiirce de courant continu pour l'étage liniteur 7G et il est compensé, en ce qui concerne les variations de température, par la diode 78. Le transistor 74 de l'étage 70 est connecté. , par l'intermédiaire d'une 10 aire de contact 82, pour commander l'enroulement primaire d'un transformateur discriminateur 84. L'enroulement secondaire du transformateur discriminateur 84 est relié, par l'intermédiaire d'une paire d'aires de contact 86 et 88 au reste du circuit discriminateur 90. 15 Le circuit discriminateur 90 est du type décrit dans la demande de "brevet lî° 700 131 déposée aux Etats Unis le 24 Janvier 1968. Plus précisément le circuit 90 a la forme d'un détecteur de rapport mais sans le condensateur important, non susceptible d'être intégré , normalement utilisé pour obtenir une rectification de 20 crête. Les dispositifs redresseurs à polarités opposées du circuit discriminateur 90 sont représentés par les chiffres de référence 160 et 162 tandis que la capacitance répartie des résistances de charge intégrées 164 et 166 assurent le filtrage de la fréquence du signal et de ses harmonique s.Un circuit de polarisation 168, 25 comportant les transistors 170 et 172 ainsi que les résistances 174, 176 et 178, les deux premières ayant sensiblement la même valeur, a pour fonction de polariser dans le sens direct les dispositifs redresseurs 160 et 162 de façon à maintenir un fonctionnement équilibré et linéaire en présence de signaux de niveau faible 50 et en présence d'une augmentation de la température ambiante0 On obtient, grâce à une diode zener 177, reliée entre le collecteur du transistor 172 et une.aire de contact 180, et en utilisant les valeurs des composants représentés au dessin, une tension directe de repos ayant une valeur de plus 2,5 volts environ 35 à l'aire de contact 180, cette tension servant de potentiel de référence pour le discriminateur 90. Les signaux démodulés délivrés par le discriminateur 90 sont délivrés, par l'intermédiaire du troisième enroulement du transformateur discriminateur 84, d'un, premier condensateur 92, d'un 40 potentiomètre 94 de commande' de volume, d'un second condensateur 96 BAD ORIGINAL 69 05423 4 2002937 et d'une aire de contact 98, à l'entrée d'un étage amplificateur de fréquence audio 100, cet étage comportant des transistors 102 et 104 ainsi que les résistances 105 et 106. Les signaux de sortie venant de l'étage 100 traversent la résistance 106 et peuvent être 5 pris sur la plaquette semi-conductrice par une aire de contact 108. Un condensateur 110 de déemphasis est monté entre uipoint au potentiel de la masse et la jonction entre 11 enroulement tertiaire et le condensateur 92. La borne positive d'une source d'alimentation continue pour 10 le circuit (qui peut être soumis à quelques variations) est reliée à une aire de contact 112,- tandis que la borne négative à la masse est reliée à une autre aire de contact 114. La tension non régulée entre les aires de contact 112 et 114 est appliquée directement au transistor 72 de l'étage de niveau élevé 70 et aux 15 transistors 102 et 104 de l'étage amplificateur de fréquence audio 100. Les variations de tension d'alimentation sont régulées par une diode zêner 116 qui est montée entre les aires de contact 112 et 114 par l'intermédiaire d'une résistance 118. Les transistors 20 120 et 122, reliés à l'aire de contact 112 et à la diode zener 116, servent d'émetteuis followers pour isoler la tension régulée alimentant l'étage amplificateur 22 de la tension alimentant les étages 38 et 54. [ Une paire de transistors 124 et 126, une paire de redresseurs 2 5 124 et 125 et trois résistances 128, 130 et 132 sont également inclus dans le circuit représenté au dessin qui comporte également une alimentation de tension de polarisation 134 pour les étages amplificateurs 22, 38 et 54. L'alimentation 134 est du type décrit dans la demande de brevet N° 709 274 déposée aux Etats Unis 33 le 29 Février 1968. D'une façon identique à celle décrite dans cette demande, l'alimentation 134 délivre une tension aux bornes de la résistance 1 32 qui est sensiblement égale à la moitié de la valeur de la tension d'alimentation à l'anode du redresseur 125 reliée indirectement 35 au collecteur du transistor 126 et qui est indépendante des variations de température et des variations de la tension d'alimentation. En fonctionnement, le point de fonctionnement des étages amplificateurs 22, 38 et 54 est maintenu stable, selon les principes de la présente invention, grâce à l'emploi d'une réaction à courant 40 continu par l'intermédiaire d'une résistance 136 contournant ces BAD ORIGINAL i 69 05423 5 2002937 trois étages et d'un, condensateur de découplage 138 relié à la résistance 136 par l'intermédiaire d'une aire de contact 140. L'étage limiteur. 70 est dès lors maintenu au point de fonctionnement adéquat parce que la réaction contournant des étages amplificateurs 5 22, 38 et 54 maintient la tension à la base du transistor 72 à la moitié de la tension d'alimentation susmentionnée. L'étage limiteur 70 est ainsi équilibré sans être dans le circuit de réaction. Ceci est souh.aitb.ble car la tendance à l'apparition d'oscillations dans le circuit de réaction est réduite grâce au fait que le nombre 10 d'étages est aussi faible que possible. Conformément au principe de la présente invention également la tension de polarisation adéquate pour l'étage limiteur 70 est rendue essentiellement indépendante du gain de courant du transistor grâce à l'emploi d'une résistance 142 montée dans les circuits de 15 retour des bases des transistors 24 et 42. La résistance 142 a une valeur sensiblement égale à la moitié de celle de la résistance 136 montée dans le circuit de retour de la base du transistor 26. Un. condensateur de découplage 144 est relié à la résistance 142 par l'airede contact 14. 20 La tension de polarisation pour 1 ' étage limiteur 54 peut être rendue également essentiellement indépendante du gain du transistor en montant la résistance de polarisation 142 entre la base du transistor 42 et l'aire de contact 14 et en doublant sa valeur pour qu'elle soit sensiblement égale à celle de la résistance 25 de réaction 136. En montant la résistance 142 de cette façon un condensateur supplémentaire doit cependant être ajouté au circuit afin de dériver la base du transistor 42 à la masse. Ceci est du à la présence indésirable de quelques ondulations de fréquence radio à la sortie de la source de tension de polarisation 134 bien 30 que la tension qui y est développéé soit due à une impédance de sortie très faible . En raison du gain de l'étage amplificateur de ce type, 90db r de l'entrée à la sortie, il convient d'empêcher ces ondulations d'atteindre les étages 3es plus critiqœs 22et 38 , autrement 35 l'amplificateur tendrait à osciller de façon indésirable. Le condensateur 144 découpée,de façon efficace, le transistor 24 et par conséquent l'étage 22 tandis que le condensateur qui est ajouté dans ce mode de réalisation, découplerait le transistor 42 et l'étage amplificateur 38. Il convient de remarquer que l'étage 40 amplificateur 54 est beaucoup moins critique en ce qui conperne le 69 05423 6 2002937 gain total et l'effet des ondultation de fréquence radia- . à la "base du transistor 58 est tout à fait insignifiant pour le fonctionnement du circuit. Il est évident que cette variante de montage augmente le 5 coût du canal de traitement de l'onde modulée angulairement, en raison du coût du condensateur de découplage supplémentaire. Il est évident également qu'une borne ou une aire de contact supplémentaire sur la plaquette de circuit doit être réservée pour relier ce condensateur à l'étage amplificateur 48. Ceci peut 10 créer.certaines difficultés, car, comme il est bien connu, il y a un nombre limité de boues possibles sur une plaquette intégrée pour les connexions externes. Avec le montage représenté sur le dessin cependant on évite l'un et l'autre de ces inconvénient s.En connectant la résistance 15 142 entre les bases des transistors 42 et 58, comme représenté, le condensateur 144 sert maintenant à découpler la base du transistor 24 ainsi que l'électrode correspondante du transistor 42. On évite ainsi la dépense du condensateur de découplage supplémentaire et il n'y a pas besoin d'utiliser -une aire de contact supplémentaire 20 pour relier ce condensateur à la plaquette. Pour que les transistors 7-2 et 74 du limiteur soient polarisés de façon symétrique, il est également nécessaire que les chutes de tension continue aux bornes des résistances 136 et 142 soient sensiblement égales. En choisis-J sant la résistance de polarisation de base 142 à une valeur égale 25 à la moitié de la résistance de réaction 136, on satisfait à cette condition car des courants sensiblement égaux passent dans les étages amplificateurs 22 et 38. On assure ainsi 'une limitation symétrique dans le montage décrit ci-dessus. Avec les montages de circuit résultants représentés au 30 dessin,on maintient une détection équilibrée même pour un fonctionnement avec un signal de niveau faible. Le signal de sortie de fréquence audio est prélevé au tertiaire du transformateur discriminateur et est centré au potentiel de référence de+2,5 volts. Etant donné que l'extrémité de droite de la résistance 164 est à 35 un potentiel qui àst plus important de 0,7 volt environ que le potentiel de référence de +2, 5 volt existant à l'aire de contact 180, ceci en raison de la chute dans le sens direct de la jonction base-émetteur du transistor 172, on voit que des excursions de fréquence négative même peu importantes sont suffisantes pour 4-0 rendre conducteur le redresseur de polarisation 160 et provoquer 69 05423 7 2002937 ainsi la conduction. De la même façon étant donné que l'extrémité de droite de la résistance 166 est à un potentiel qui est inférieur de 0,7 volt au potentiel de référence de + , 2,5 volts, en raison de la chute de la jonction basse-émetteur du transistor 170, des 5 excursions de fréquence positive, même très faibles, sont suffisantes pour vaincre le potentiel de "contact" du redresseur 162 et le polariser à conduction. La détection équilibrée est ainsi maintenue même pour des signaux de niveau faible, étant donné que les potentiels de "contact" sont vaincus dès que des signaux d'entrée 10 sont appliqués. La détection équilibrée obtenue est également maintenue en présence de variations de la température ambiante, en particulier de celles résultant d'une génération de chaleur. Ainsi lorsque la température augmente et que les tensions bas-émetteur des 15 jonctions polarisées dans le sens direct décroissent, on voit que la chute de la tension de collecteur du transistor 170 due à la décroissance de la tension 7be de ce transistor, est exactement compensés par la diminution correspondante de la tension du transistor 172, le gain du transistor 170 étant de 1. La tension 20 de référence de +2,5 volts à l'émetteur du transistor 172 et à l'aire de contact 180 est par conséquent maintenue. Les redresseurs de couplage 160 et 162 continuent à être polarisés dans le sens direct par le circuit 168, de plus étant donné que les chutes de tension décroissantes des transistors 170 et 172 sont équilibrées 25 par la tension de "contact" décroissante de ces dispositifs. Comme on le voit clairement d'après ce qui précède, dans un canal de traitement d'une onde modulée angulairement selon le mode de réalisation conforme à l'invention, la résistance mentionnée en premier lieu est choisie de façon à avoir une valeur moitié de 30 celle de la seconde résistance. Un tel montage permet une polarisation symétrique de l'étage limiteur qui précède le circuit discriminateur du canal et a pour effet d'assurer une limitation symétrique et une détection de fréquence équilibrée. Un tel montage permet également de réduire le prix de revient en ce sens, qu'avec 35 lui, on peut éliminer un condensateur de découplage qui est normalement utilisé. Lorsque de plus le canal de traitement est inclus dans un circuit intégré le rapport de deux à un des résistances permet également de supprimer l'une des bornes externes, en nombre limité, de la plaquette intégrée celle qui est utilisée 40 pour relier le condensateur de découplage au corps semi-conducteur. BAD ORtGINAL 69 05423 2002937 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi 5 que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. ÔAD ORIGINAL 69 05423 9 2002937 l!ï BNDIOATIOltS 1. - Circuit électrique du type comportant une pluralité d'étages transistorisés montés en cascade, chaque étage comportant un amplificateur à couplage émetteur commandant -un amplificateur 5 à émetteur follower et une alimentation de tension de polarisation caractérisé en ce qu'il comporte, une première résistance reliant ladite alimentation de polarisation à l'un des transistors à couplage par émetteur du premier et du second étage dudit ensemble d'étages montés en cascade et une seconde résistance délivrant une 10 tension de réaction venant du transistor à émetteur follower du dernier étage à l'autre transistor à couplage émetteur dudit premier étage, les valeurs de la première et de la seconderésjstaaees précitées étant telles que les chutes de tension continue apparaissant aux bornes de la première résistance sont sensiblement égales aux 15 chutes de tension continue apparaissant aux bornes de la seconde résistance. 2. - Circuit électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que"la première résistance précitée a une valeur sensiblement égale à la moitié de celle de la seconde résistance. 20 3. - Circuit électrique selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de couplage ai courant canfcku reliant ladite alimentation de tension de polarisation au transistor à couplage émetteur des autres étages de l'ensemble d'étages montés en cascade correspondant au transistor 25 à couplage émetteur dudit second étage qui est relié à l'alimentation de polarisation par ladite première résistance. 4. - Circuit électrique selon la revendication 3 caractérisé en ce que chaque étage précité comporte un premier, un second et un troisième transistor, des moyens comportant une troisième et une 30 quatrième résistance reliant le troisième et le quatrième transistor selon un montage d'amplificateur à couplage émetteur, ladite troisième résistance de l'étage étant reliée en commun avec les émetteurs du premier et du second transistor, tandis que ladite quatrième résistance de l'étage est montée dans le circuit du 35 collecteur du second transistor, des moyens comportant une cinquième résistance reliée audit troisième transistor selon un circuit d'émetteur follower, des moyens formant une connexion à courant continu pour appliquer les signaux émis par l'amplificateur à couplage émetteur précité audit circuit à émetteur follower et un 69 05423 10 2002937 circuit de sortie relié à ladite cinquième résistance en un poirrD de cette dernière qui est à la même tension continue que celle qui est appliquée à la base du premier transistor. 5. - Circuit électrique selon la revendication 4 caractérisé 5 en ce que l'alimentation de polarisation précitée comporte une source de tension d'alimentation , un quatrième et un cinquième transistor, des moyens comprenant une sixième et une septième résistance reliant le quatrième transistor à ladite source de tension d'alimentation selon un montage à émetteur commun dégénérép 10 des moyens comportant une huitième résistance reliant le cinquième transistor à ladite source selon un montage à collecteur commun, des moyens reliant le collecteur du quatrième transistor à la "bas® du cinquième transistor et des moyens reliant la base du quatrième transistor à l'émetteur du cinqième transistor ainsi qu'à la 15 première résistance reliant ladite alimentation de polarisation à l'un des transistors à couplage émetteur du premier et du second étage précité. 6o - Circuit électrique selon la revendication 5 caractérisé en ce que la sixième et la septième résistance précitées ont 20 sensiblement la même valeur, ledit circuit comportant en outre un premier et un second-redresseur monté en série avec la sixième et la septième résistance respectivement et polarisé selon la direction du courant principal traversant le quatrième transistor. 7. - Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un 25 étage limiteur comprenant un premier et un second transistor à couplage émetteur est relié à la sortie du dernier des étages transistorisés précités,en ce que l'alimentation en tension de polarisation est relié audit second transistor à couplage émetteur de l'étage limiteur précité pour délivrer une tension de polarisa-30 tion audit limiteur, de telle sorte que les signaux d'entrée appliqués au premier étage transistorisé précité sont amplifiés par ce dernier et par les étages restants de l'ensemble des étages montés en cascade et sont limités symétriquement par ledit étage limiteur. 35 8« - Circuit électrique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits étages transistorisés montés en cascade, ladite alimentation en tension de polarisation et chacune des résistances précitées sont' prévus dans un circuit intégré ionique.