Brevet FR2022821A1 — publié le 19700807

.. ... 1 2022321 * 'V . V * * -» - * " «-"* - -3» (':} La présente invention se rapporte aux diviseurjfejite binaires comprenant deux paires de transistors.^ quement l'une par rapport à l'autre, dans lesquelles les émetteurs, respectivement les collecteurs d'un premier et d'un second transis-5 tors sont branchés ensemble-ei?forment;,^es-vgâr cuits d'émetteur et } £ * .v .7 "' * '"-t 5; de collecteur communs, la base' du 'prëmier''tr'ansistor de chacune des paires-étant .reliée au- circuit de collecteur .de l'autre paire, le circuit'de collecteur étant ï*eli-é par '1~'intermédiaire du-circuit collecteur-émetteur d'un transistor supplémentaire à la base 10 du second transistor. On a déjà proposé un tel diviseur de fréquence binaire (Brevet suisse N° demande "N?- 5533/68). . . , Dans le diviseur proposé, la base du transistor supplémentaire est couplée entre deux rési'stantfes au circuit de collecteur de 15 la paire de transistors," dont le second transistor est relié au * transistor supplémentaire. Le bon fonctionnement du" diviseur'de fréquence proposé, dépend fortement de la température, de sorte que ce diviseur ne peut être utilisé que dans peu de cas. De plus il comprend toujours des résistances de valeurs relativement élevées, 20 lesquelles rendent difficile l'intégration, du-cirpuit.. sous forme, monolithe. Le but de l'invention est d'éliminer ces • inconvénients et. d'établir un diviseur de fréquence binaire qui tout en ne nécessitant qu'une faible tension d'alimentation et une faible consomma-25 tion de puissance, permet de discriminer de façon sûrê des signaux d'entrée de faible valeur en basculant d'un état stable à l'autre, dont les éléments se laissent intégrer sans difficulté, et dans lequel les effets parasites apparaissant entre les éléments lorsqu'il est" cOnstruit*-'sous forme de-circuit intégré,-, contribuent à 30 améliorer le fonctionnement. - «■ •• Le résultat recherché a été obtenu avec im diviseur du type mentionné plus haut, lequel est caractérisé en ce que, pour chacune des paires, la base du transistor supplémentaire est couplée à la base du premier transistor de la paire, et en ce que la base du 35 deuxième transistor est reliée, par l'intermédiaire de deux diodes de polarisation, au circuit de collecteur de la paire. -Dans la forme intégrée du diviseur, l'une des diodes de polarisation de la BAD ORIGINAL î 6 9 3 B i5 4 5 2 ,,20229,2,1 .base du second transistor de chacune des paires de transistors, peut, être constituée par un transistor, qui constitue", avec 1è"' transistor supplémentaire de la paire correspondante, un "circuit collecceur-éme tteur. commun, et dont la base est reliée au circuit 5 collecteur de la paire, par l'intermédiaire de 1'"autre" diode de polarisation. Une diode peut être branchée dans le circuit "de collecteur de chacune des paires, cette diode conduisant a'modifier un couDlage tron étroit entre les collecteurs de" chacune des paires de transistors et les'diodes de polarisation "correspondantes, 10 respectivement la base du second transistor de l'a paire. Chacune des paires de transistors peut avantageusement être intégrée! avec le transistor supplémentaire correspondant et l'une des deux diodes de polarisation, dans une île isolée d'une plaquette semiconductrice, dans laquelle" est intégré l'ensemble du circuit. 15 . L'autre diode de polarisation peut être intégrée avec une ré sistance ohmique dans le circuit de collecteur de ia paire de trm-.sistors correspondante, ceci dans une île isolée" de la plaquette. De préférence, deux condensateurs de couplage sont intégrés énsem-. ble à l'entrée du diviseur, dans une île isolée de ïa plaquette, 20 une électrode de chacun de ces condensateurs étant reliée à la base.du deuxième transistor de l'une des paires de transistors. „Dans, une première forme d'exécution, les diodes disposées dans le circuit de collecteur de chacune des paires de"transistors, sont intégrées avec la paire de transistors correspondante, dans 25_.. • une î.le isolée de la plaquette. Ceci a pour "effet d'engendrer des effets transistors parasites, qui "diminuent l'efficacité" du diviseur. Cet inconvénient peut être éliminé en intégrant' séparément dans, des îles, isolées de la plaquette, des diodes" disposées dans le circuit de collecteur de chacune des paires de 'trarisisto'rs. 3Q .. - Le dessin représente, à titre d'exemples non l'imitati'fs, deux formes d'exécution du diviseur de fréquence : La fig. 1 représente le schéma d'un diviseur dè fréquence. La f-ig. 2, e.st une vue en plan d'une plaquette semiconductrice dans .laquelle.le.circuit selon figure 1 a été intégré." 35 - 'La fig._3 représente le schéma d'une autre forme d'exécution du diviseur, et "' la. fig. 4 .,représente une vue en plan d'une plaquette semi- ÊAD ORIGINAL 69 38545 2022821 conductrice dans laquelle le circuit selon figure 3 a. été intégré. Dans toutes les figures, les mêmes parties ont été désignées .par les mêmes indices de référence. Les premiers transistors 1 et 2 forment chacun, avec des se-5 ccnds transistors ; st 4 deux paires de transistors S et 5, disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre. Les collecteurs du premier transistor 1 et du second transistor 3 sont réunis cens un circuit de collecteur commun Yj tandis que les collecteurs des transistors 2 et 4 sont reliés à un circuit de collecteur commun 10 8. Les émetteurs des deux paires de transistors constituent deux circuits d'émetteur qui sont reliés ensemble, par une borne 32, à l'un des pôles d'une source de tension. La paire de transistors 5 coopère avec un transistor supplémentaire 9 et la paire de transistors 6 avec un transistor supplémentaire 10. Le collecteur de cha-15 cun des transistors supplémentaires 9 et 10 est relié avec les collecteurs des paires correspondantes, tandis que la base du transistor supplémentaire est reliée à la base du premier transistor 1 respectivement 2 de la paire correspondante. Les émetteurs des deux transistors supplémentaires 9 et 10 sont reliés à la base du 20 second transistor de la paire correspondante. Les bases des seconds transistors 3 et 4 des deux paires 5 et £ de transistors sont reliées ensemble, par un condensateur d'entrée 11 respectivement 12y à une entrée 13 du diviseur de fréquence. La base du transistor 1 est reliée aux collecteurs de la pai-25 re 5 de transistors, tandis que la base du transistor 2 est reliée aux collecteurs de la paire 5 de transistors. L'une des liaisons entre les collecteurs d'une paire et la base du premier transistor de l'autre paire constitue une sortie 14 du diviseur. 30 Une diode 15 respectivement 1-5, une résistance ohmique 17res pectivement lô et une autre résistance ohmique 19 "respectivement 20, disposées dans les circuits de collecteurs ; et 8, sont reliées en série avec les bornes 0^, 0^ respectivement 02, 0'2. Les extrémités des deux circuits de collecteurs 7 et o sont reliées en-35 semble à l'autre pôle de la source de tension, ceci par l'intermédiaire d'une borne jl. Chacune des deux paires 5 et 5 coopère en outre avec' deux dio. BAD ORIGf&At 69 38545 2022821 des de polarisation 21 respectivement 22 et 23 respectivement 24, qui sont branchées en série. L'une des diodes, 23 respectivement 24, est reliée à la base du second transistor 3 respectivement 4, "tandis que 1rautre diode 21" respectivement 22 est reliée à la pri-5 se médiane ?1 respectivement-P^, entre les deux résistances. 17- et 19, respectivement 18 et 20, situées dans le circuit de collecteur 7, respectivement S. Gomme représenté à la figure 2, tous les éléments -principaux du circuit selon la figure 1 sont intégrés dans cinq îles 25 à 29, 10 isolées l'une de l'autre, d'une plaquette semiconductrice 30- L'île 25 comprend les transistors 1, 3 et 9, la diode 15 du circuit de collecteur 7 et' la diode de■polarisation 23. L'île 27 comprend les résistances 17 et 19 du circuit de collecteur 7 et la diode de polarisation 21. Les îles 26 et 28 sont construites de fà-15 ?on symétrique aux îles 25 respectivement 27- L'île 29 comprend lës condensateurs d'entrée 11 et 12. Les bornes pour les électrodes de la source de tension sont séparées des îles et représentées par les indices de référence 31 et 32. La sortie 14 du diviseur est également disposée sur la plaquette 30 en étant séparée des 20 îles. Cette technologie fait apparaître aux deux diodes 23 et 24 des effets de transistor, de sorte que chacune dè ces diodes constitue en fait avec "le transistor supplémentaire 9 respectivement 10, une autre paire de transistors dont les circuits dè collecteur 25 et d'émetteur sont communs. Deux capacités parasites sont en outre formées dans les îles 25 et 26, ces capacités étant représentées à la figure 1, par les indices de référence 33 et,34, respectivement 35 et 36. • Cette technologie fait 'également apparaître un effë^'de tran-30 sistor dans les deux diodes de polarisation 21 et 22 des deux îles 27 et 25, ces effets étant représentés- par les lignes 37 et 38 en traits interrompus. Les effets parasites apparaissant dans l'île 29 sont représentés, à la figure 1, bar' des' transistors- équivalents 39 et 40. ' '• -35 Le circuit selon la figure 3 se distingue de celui-selon figures 1 et 2, par là suppression des" deux résistances 17'■"et -18 situées dans les circuits de collecteur 7* et 6. Les diodes -;1!5 : et 16 BAD ORIGINAL 69 38545 5- 2022%21 peuvent être construites de façon telle et travailler-dans un domaine tel" qu'elles provoquent, à leurs bornes, une chute de tension de 0,5 volt. Celle-ci suffit pour découpler les diodes de.-po-" ' laïcisation 21 et 23-respectivement 22 et 24 des collecteurs des 5 deux paires 5 et 6 de' transistors. Comme, représenté à. la-figure 4, les dèux diodes 15 et 16 ne sont plus disposées, comme dans le-circuit intégré de la figure 2, dans les îles 25 et. 26 mais séparémait, dans"des îles 41 et' 42. Grâce à .l'isolation des diodes 15 et 16, on évite les effets parasites de transistor dans les îles 43. et 44, 10 renfermant les transistors 1,.; 3 y 9 et 23 .-respectivement 2, 4, 10 .... 1 -'et 24: '• - ' - -• • . ; . - . • Pour décrire le. fonctionnement du diviseur on a .désigné. par B1 respecti-vement B2 les points communs à la base, du second transistor 3 respectivement 4 et à l'émetteur du transistor ;supplémen-15 taire 9 respectivement 10;. par 01 respectivement 02, le point commun aux collecteurs des paires 5 respectivement 6 et à. la diode 15 respectivement 16; par PI respectivement P2 le point commun à la prise intermédiaire .entre les deux résistances 17 et 19 respectivement 18 et 20 et- à la diode de polarisation 21 respectivement 22; 20 par 01' respectivement 02' le point commun aux résistances 17 .respectivement 18 et à la diode -15 respectivement 16; par,PI' respectivement P2* le point commun à la diode, de polarisation 23 respectivement 24 et à l'autre.diodede polarisation 21 respectivement 22.' Lè point 02 correspond à -la sortie 14. Dans le circuit selon 25 figure "3 les points PI et 01' r.espectivement P2. et 02! spnt con-... fondus » . - ; - Nous admettons que le diviseur se- trouve dans l'état ,911 la paire 6 de transistors est bloquée et le premier transistor. 1..de la paire 5 conduit,. Dans cet état, le transistor 10 est, également 30 bloqué,' tandis que le transistor supplémentaire r9 est conducteur. Comme le potentiel des- points 01 et PI est bas, le. potentiel du point Bl est également relativement bas.. Le .potentiel -du point B2 * est par contre relativement "élevé bien qu'un peu...inférieur à .celui du point P2. . . , 35 ' Lorsqu'un signal .constitué par un_potentiel.croissant de faible durée, apparaît à/-l.' entrée. 13, ,,ç§lui-ci est appliqué aux. points Bl'et B2 par: l'intermédiaire des capacités.-11.et .12.. Le potentiel : 69. 38545 ° -2^2821 •• ■- > .» \ y au point B1 était déjà bas avant l'apparition du .-signai-, oLlentrée. - -La-brève impulsion de courant engendrée ' par Ae _ signal Rentrée ne bloquer-pas- levtransistor 3,: étant ^ormé^que;- cettp impulsion:-est, au'-moins ' en^partie-; conduite^au points G-l par le- transistor Srqui •5 est conducteur, point d'où cette- impulsion se répartit-entre les deux transistors-1 et 2. ; • L'impulsion de courant, produite- au point-. B2:- par le. sigpal d'entrée ne peut ainsi pas-parvenir au poirit->:02, étant-donné- que lé transistor Tô est encore, bloqué au moment de l'arrivée du si-10 gria-l-d'entrée-. L'impulsion de courant s'écoule alors: par -la base et 1 ' émetteur du transistor 4 qui ferme le circuit de collecteur 8. Le potentiel du point 02 diminue fortement,, de'sorte que le transistor 1 se bloque et que le potentiel du point 01 augmente. — L'impulsion de courant s'écoulant par le transistor 9> de même que 15 le courant continu en provenance de la diode 15 amènent=sûrement le transistor 2 de la paire 6 à l'état conducteur, dans lequel il demeure jusqu'à ce qu'une nouvelle impulsion d'entrée inverse le processus. Lorsque le potentiel au point 01 augmente le transistor, sup-20 plémentaire commence aussi à conduire, de "sorte, que le circuit diviseur "est de nouveau en état de recevoir l'impulsion d' entrée suivante . • - On voit sans autre que dans un circuit diviseur plus simple, seule une impulsion d'entrée présentant une amplitude et une du-25 rée déterminée pourrait provoquer un changement d'état, étant donné ; que chaque élément actif du circuit ne réagit à.un changement de tension et de courant que lorsque celui-ci dépasse une. certai-né valeur", les éléments ne réagissant en oùtre qu'avec retard. Dans les circuits plus'" simples-* 1'évolutionrdans. le . temps «des dif-30 férents processus provoqués par une impulsion d'entrée peut se -présenter de façon telle, que pour des impulsions d'entrée de faible durée le circuit ne demeure pas dans un nouvel état mais retombe dans l'état précédent. Grâce aux différents éléments que comprend le circuit, l'évolution au cours du temps des différents 35 processus est commandée de façon telle, qu'un signal d'entrée de très faibles amplitudes et durée suffit déjà à faire basculer le circuit d'un état à l'autre et à discriminer de façon sûre les 69 38545 7 2022821 signaux d'entrée. Dans une forme d'exécution particulière du circuit, la capacité des condensateurs, d'entrée 11 et 12 est quelque- peu diminuée, ■ ceci en branchant, en parallèle les. liaisons base-émetteur et base-5 collecteur des transistors équivalents 39 et. 40. Ceci est obtenu, dans le circuit intégré dans la plaquette 30, en courtoircuitant le con'tact 1) avec un contact de collecteur 4-5- Les-contacts parasites 33 et 34 de l'île 25 et les-capacités parasites 35: et 36 de l'île. 26 ont une influence très favorable sur le fonctionnement du 10 circuit diviseur, en ralentissant la remontée du potentiel aux -points 01 respectivement 02 lors du basculement du circuit d'un état à l'autre. Les. diodes 15 et 16 disposées dans les circuits de collecteur 7 et 8 offrent l'avantage qu'elles permettent, dans des conditions 15 de fonctionnement déterminées et avec un faible encombrement, de former des résistances de valeur relativement élevée et en outre de maintenir les conditions de fonctionnement indépendantes de la température, grâce à un effet compensateur de la température. Bien que l'on pourrait supprimer les prises entre les résistances 17 et 20 19 respectivement 18 et 20 aux points PI et P2 elles sont très avantageuses dans certains domaines d'application, car elles permettent d'élever la fréquence maximum pouvant être divisée aux basses températures ou de diminuer,la tension d'alimentation et la consommation d'énergie pour des températures et des fréquences 25 données. Il est clair que les transistors bipolaires peuvent être remplacés par des transistors M0S. La présente invention n'est pas limitée aux exemples particuliers décrits, elle embrasse au contraire toutes les variantes. bAD ORIG^ 69 38545 2022821 - REVENDICATIONS • .. - - ■ 1. Di/iaeur le fréquence binaire, comprenant deujç pa.i-ses de transistors disposés symétriquement l'une par rapport à L'autre. dans lesquelles les émetteurs respectivement - les. collecteurs d'un 5 premier et d'un second transistors sont brancnés er.stable et forment des circuits d'émetteur et de collecteur; communs, la. case du premier transistor de chacune .des paires, étant, reliée au circuit de collecteur de l'autre paire, le circuit de collecteur étant relié, par 1'intermédiairé du circuit collecteur-émetteur d'un tran-10 sistor supplémentaire à la oase du second transistor, caractérisé en ce que, pour chacune des paires, la base du transistor supplémentaire est couplée à la base du premier transistor de la paire, et en ce que la base du deuxième transistor est reliée, par l'intermédiaire de deux diodes de polarisation, au circuit de collec-15 teur de la paire. 2. Diviseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des diodes de polarisation, à la base du second transistor de chacune des paires, est constituée par un transistor, le diviseur étant constitué par un circuit intégré, ce transistor for- 20 mant, avec le transistor supplémentaire de la paire correspondante un circuit collecteur-émetteur commun, et sa base étant reliée, par l'intermédiaire de l'autre diode de polarisation, au circuit de collecteur de la paire de transistors. 3- Diviseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une 25 diode est branchée dans le circuit de collecteur de chaque paire de transistors. 4. Diviseur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune des paires de transistors est intégrée séparément avec le transistor supplémentaire correspondant et l'une des deux 30 diodes de polarisation dans une île isolée d'une plaquette semi-conductrice, dans laquelle est intégré l'ensemble du circuit. 5. Diviseur selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que l'autre diode de polarisation est intégrée, avec la résistance ohmique du circuit de collecteur de la paire correspon- 35 dante, dans une île isolée de la plaquette semi-conductrice. 6. Diviseur selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que deux condensateurs de couplage sont intégrés ensemble à BAD ORIGINAL 69 38545 9 2022321 l'entrée du diviseur, dans, une île isolée de la plaquette, l'une des électrodes de chacun de ces condensateurs étant reliée, à la base du second transistor de l'une des paires respectivement. 7- Diviseur selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que des diodes disposées dans le circuit de collecteur de chacune des paires sont intégrées séparément dans dés îles isolées de la plaquette semiconductrice. ' ■ • • • •