Brevet FR2098418A1 — publié le 19720310

L'invention concerne une unité de sélection rapide permettant de sélectionner au moins un élément d'une mémoire dans laquelle de l'information peut être emmagasinée électriquement, cette unité comportant au moins un transistor de sélection avec une électrode de base à laquelle 5 peut être appliquée une impulsion de sélection et une électrode d'émetteur à travers laquelle peut être conduite une impulsion de courant engendrée par un générateur, alors que l'électrode d'émetteur est reliée au générateur pendant une période de préparation et que l'apparition simultanée de cette liaison et de l'impulsion de sélection amène le 10 transistor de sélection à l'état conducteur de sorte que l'élément de mémoire précité est sélectionné alors que d'autre part au moins un leuxième transistor est relié à l'électrode de base du transistor de sélection. De telles unités de sélection sont par exemple utilisées dans des mémoires à matrice. Le fonctionnement de ces mémoires repose sur le 15 fait que par des impulsions de courant dans au moins un des conducteurs correspondant à un élément de mémoire l'état de cet élément est modifié de telle façon que de l'information est inscrite ou lue. Les exigences posées à l'égard de la vitesse avec laquelle fonctionne une telle mémoire deviennent de plus en plus sévères et de ce fait également les 20 exigences à l'égard de la forme des impulsions de courants Celles-ci doivent présenter un sommet plat et des flancs abrupts. Dans le cas d'une durée d'impulsion d'environ 30 nanosecondes on a surtout beaucoup de difficultés pour obtenir un flanc arrière abrupt du fait que la charge emmagasinée dans la capacité base-émetteur du transistor :]e sélection 25 doit être évacuée. Cn pourrait obtenir le résultat recherché en utilisant une résistance à faible valeur ohmique. Toutefois, la dissipation ainsi provoquée est un désavantage surtout dans les cas pour lesquels il se produit également dans l'état non sélectionné une chute de tension dans cette résistance. Pour évacuer malgré tout rapidement la 50 charge, l'invention est caractérisée en ce que l'électrode de base du deuxième transistor est reliée à un organe de commande qui comporte un circuit différentiateur auquel est appliquée l'impulsion de sélection, et qui, à la fin de 1'impulsion de sélection, fait en sorte que le deuxième transistor soit conducteur pendant un certain temps de sorte que 35 1a. charge présente dans la base du transistor de sélection est évacuée par l'intermédiaire du circuit émetteur-collecteur du deuxième transistor. De ce fait le flanc svant et le flanc arrière de l'impulsion de courant peuvent être tien définis. L'utilisation d'organes de commande pour évacuer la charge de 40 base d'un transistor qui s'est trouvé à l'état conducteur est connue et 71 25742 2 2098418 décrite dans la demande de "brevet français 70 OO85O déposée le 12/1/19?0 au nom de la Demanderesse. Sur la fig. 2 de cette demande de brevet le transistor est sélectionné. Lors du blocage de Tg la capacité base-collecteur de Tg est déchargée du fait que le transistor multi-émetteur 5 est amené à l'état conducteur pendant un temps La tension à la base de est encore élevée pendant ce temps de retard de sorte que la charge de base de Tg est évacuée de façon accélérée. Selon la présente invention le transistor de sélection lui-mSme est amené à l'état conducteur de sorte que la charge dans sa base 10 doit etre évacuée par le deuxième transistor, mais dans la demande de brevet français précitée les r&les sont inversés. Par cette demande de brevet français la protection contre les perturbations est améliorée tandiB que par la présente invention la dissipation dans une résistance de décharge, qui autrement serait nécessaire, est évitée. 15 II est avantageux que l'impulsion de sélection soit appliquée au transistor de sélection par l'intermédiaire d'un émetteur suiveur de façon que la ligne de base du transistor de sélection soit réalisée aveo une résistance ohmique basse. Sans oe cas également l'évacuation de la charge par l'intermédiaire d'une résistance dans cette ligne provoque— 20 rait une dissipation inadmissible. Dans le cas envisagé la charge de base est rapidement évacuée. Dans ce cas la coupure de l'impulsion de sélection active le circuit différentiateur. Contrairement à cela on peut considérer leB organes de commande de la demande de brevet français précitée comme un circuit intégrateur. Une dernière différence est 25 que dans la présente demande de brevet c'est la capacité base-émetteur du transisto* conducteur qui est déchargée. Une autre forme de réalisation selon l'invention est caractérisée en ce que le générateur est une source de courant et en ce que la période de préparation se termine en mime temps que l'impulsion de 30 sélection. On peut mettre fin à la période de préparation à l'aide d'un interrupteur monté en série avec la source de courant. Une autre forme de réalisation selon l'invention est caractérisée en ce que le générateur est une source de tension avec une première résistance en série et en ce qu'il se trouve une résistance dans le 35 circuit qui est formé par l'émetteur suiveur et l'émetteur du transistor de sélection. La première résistance précitée limite ici la fourniture de courant par la source de tension tandis que la résistanoe précitée limite la fourniture de courant par l'émetteur suiveur. L'invention peut etre appliquée pour la sélection d'éléments 40 d'une mémoire. A cet effet une application de l'invention à une mémoire 71 25742 3 2098418 est caractérisée en ce que les unités de sélection rarid.es telles °ue décrites sont prévues à l'eiae desquelles d'au moins une partie des éléments de la mémoire, su moins un élément peut être sélectionné. Les mémoires sont souvent réalisées à l'aide de matrices de sélection. L ' invention peut également etre appliquée à ce cas. Une artli-cation de 1'invention est psr conséquent une mémoire comportant au moins une matrice de sélection pour la sélection simultanée d'une série d'éléments de Mémoires, caractérisée en ce que la matrice de sélection est constituée d'unités de sélection conformes à l'invention. ^,J La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente une unité de sélection selon l'état de la technique. La fig. 2 représente des courants et des tensions dans des unités de sélection. La fig. 3 représente une unité de sélection rapide conforme à l'invention avec une source de courant comme générateur. La fig. 4 représente une autre forne de réalisation de l'unité de sélection de la fig. 3« 20 La fig. 5 représente une unité de sélection conforme à l'inven tion avec une source de tension comme générateur. La fig. 6 représente une autre f:r;ne de réalisation de l'unité le sélection rapide selon la fig. 5» La fig. 7 représente une matrice de sélection pour une mémoire, 25 munie d'unités de sélection conformes à l'invention. La fig. 1 représente une unité de sélection selon l'état de la technique. Cette unité comporte les transistors de sélection T„ , T„ , 1 : a T^, les interrupteurs 13, 13a, 13b, les sources de courant 1*1, 149 et 14b, les résistances Ro, Hoa, lïob et R-, les- bornes de connexion 15, 15^, ^0 15b et 20 et. les capacités rsrasites 1 et 0-. . L'imnulsion de sélection c oe est appliquée à la tome 20, la borne " 5 est eliée au:" élé.:.en: s :e uoire à sélECticnr.er qui ont une résistance de renrlacerner:"; ie ?■; a les trois transistors T., •?., et T.. sont sélectionnés ter 1 ' impulsion 3e .» ~ - sélection. L? fermeture ce l'un des int ^rrut "~eurs ' ^ 3 a o — *1f^marr- * - •-* f • - — M . . , X - rOUT _ c1 ^ : 3 C S P-C!1C3 ZI"'" J_ rz- -istor devient conducteur donc par exemple T.,. Les courants tans la esse, 1 'émetteur et le c"llectcur de sont désignés r,ar i. - i et. i , 0v> veut 1 C ' s obtenir une im'nision .le courent sela:; la fig*. 2c« le temps est re^réser.-^'ii' i ' sxs '■ oi'iL7-CsT --~c 1.0 ccur1? vit, SUT? X 1 sx? 3TL pointillé r»rréc»nte l'ir.rulsion de courant de collecteur i_; celle-ci 71 25742 4 2098418 un sommet plat et des flancs abrupts. La largeur est par exemple de 30 nanosecondes, la largeur des flancs de 3 nanosecondes. Fendant l'impulsion le transistor doit être bien saturé ce qui réduit la chute de tension et de ce fait la dissipation. 5 Une propriété particulière de beaucoup de transistors est que l'amplification en courant ' = | ±c/J ) est basse pour les fréquences élevées. Pour un temps de demi-sinus de 30 nanosecondes il peut par exemple être de 40, pour un temps d'une seule nanoseconde il peut n'être que de 6. Par conséquent on ne peut atteindre une augmentation rapide du 10 courant de collecteur que par une forte pointe dans le courant de base pendant le flanc avant de l'impulsion. Ceci est représenté sur la fig. 2b dans laquelle le courant de base i^ présente une pointe avec une hauteur i^^ pendant le flanc avant de l'impulsion de courant dans ic« Pendant la partie plate de cette impulsion de courant on peut se con-1 ^ tenter d'un courant de base plus bas: • En pratique il s'avère que les transistors de sélection 'présentent une forte dispersion. C'est pourquoi 1a. source de courant 14 est sur-dimensionnée de façon à qu'elle fournisse un courant i pendant toute la durée d'impulsion: ifi = iQ + Ceci est représenté sur la fig. 2c par le trait continu. Par le fort 20 courant de base la capacité base-émetteur (C^ ) du transistor est chargée. Lors de la coupure de l'impulsion de courant par l'ouverture de l'interrupteur 13 (fin de la période de préparation) cette charge s'écoule lentement par "l'intermédiaire de la ligne collecteur-base. Cela donne un flanc arrière peu abrupt de l'impulsion de courant (ligne en 25 trait mixte sur la fig. 2c). Pour le transistor BSX 59 le temps de coupure peut être par exemple de 40 nanosecondes. D'autre part le temps de coupure présente beaucoup de dispersion. Une solution simple connue pour ce problème consiste à décharger la capacité base-émetteur à l'aide d'une résistance de fuite Rg j0 (fig* 1)« Cette solution présente 1'inconvénient que le courant de commande i^, qui était déjà monté jusqu'à doit devenir encore plus élevé par suite des pertes qui sont introduites par cette résistance Rg. Il est évident qu'il faut trouver un compromis peu favorable entre un temps de coupure long (Rg élevé) et une forte dissipation (Rg petit). 35 Ce dilemme est résolu par le circuit selon l'invention qui est représenté sur la fig. 3« Les éléments correspondant à ceux de la fig. 1 portent les mêmes références. D'autre part le circuit comporte un transistor , une résistance R^, un condensateur 0^» et deux bornes de connexion 20 et 21. Pour la simplification on n'a représenté qu'un seul 40 transistor de sélection. Le transistor est rendu conducteur pendant 71 25742 5 2098418 un court instsnt à la fin de l'impulsion de sélection de sorte que la o'arge de la te se de est rapidement 'vacuée. De ce fait on obtient que l'impulsion de courant vers les éléments sélectionnés a des flancs rrlrupts, malgré "a courte durée. Le circuit fonctionne de la façon suivante: à l'état de repos, l'interrupteur 1 3 est ouvert et la ht se de T., est rortée à une tension I X basse de sorte que n'est pas conducteur. La source de courant 14 comporte une limitation de tension non représentée. Ensuite est sélectio a\4 par une impulsion de sélection positive sur la borne 21. L'interrupteur 13 est ensuite fermé de sorte que devient conducteur et que la charge connectée à la borne 15 est sélectionnée. L'impulsion de courant est terminée du fait que l'interrupteur 13 s'ouvre en même temps que se termine l'impulsion de sélection. D'autre part l'impulsion de sélection inversée est appliquée à la borne 21. La résistance R^ et le condensateur forment un réseau différentiateur de sorte que pendant un temps (R^ . C^) la base de devient élevée. De ce fait ievient conducteur et la. charge présente dans la base de est rapidement évacuée vers la masse. Après un temps d'environ (H^ . C^g) la base de devient de nouveau basse et pour un dimensionnement correct de ~Rj et de C^0 la base de devient également basse. Les impulsions de courant et de tension se présentant dans ce circuit sont représentées sur la fig. 2. La fig. 2a représente l'impulsion de sélection. La fig. 2d représente le courant de base de . La pointe négative à la fin (courant de décharge) est hachurée. La fig. 2c représente la pointe du courant d'émetteur i (en traits pleins) et le courant de collecteur de (ligne en pointillé). L'amélioration par rapport à l'état de la technique ;ans ce deuxième transistor est évidente. Les_surfaces hachurées sur les figures.2b et 2c sont identiques par ce qu'il y s un maintien de charge. La fig. 2d représente la tension sur la ba se de 1"^. En général on connecte comme le montre la fig. 1 plusieurs transistors de sélection en parallèle, chacun de ces transistors est muni d'une source de courant et d'un interrupteur. Chaque transistor de sélection remplit une fonction logique ST. lu fs:-.J du grand nombre de transistors la canacité Z de la litrne i-3 --élection car rsrrort à la c - * masse est égalerait élevée. îar conséquent l'application de l'impulsion de sélection doit se faire par une liaison à faible résistance ohmique. Un autre argument dans ce sens est que le courant i^ relativement intense ne doit pas perturber le niveau de la ligne de base en rapport avec un ajustage correct des transistors de sélection. 71 25742 6 2098418 Une bonne forme de réalisation est celle représentée nur la fig. 4. Dans ce cas on trouve les nouveaux éléments nuivants. Les transistors T„, T. et T,_, les résistances RD, Rn, R._ et R., le diode D 5 et les bornes de connexion 16, 17, 18 et 19» Ce dispositif fonctionne de la façon suivante: la borne 16 est portée à une tension d'alimentation élevée, par exemple +5 volts, et la borne 17 à une tension basse, par exemple -5 volts. Les bornes 18 et 19 sont reliées aux bornes de sortie d'un circuit bistable non représenté, de sorte que de ces deux il y en 10 a toujours un qui se trouve à un niveau de tension élevé et un à un niveau de tension bas. A l'état de non-sélection la borne 18 se trouve à un niveau de tension élevé de sorte que est conducteur. Cela provoque une chute de tension dans la résistance Rg, de sorte que la base de est à un niveau de tension bas. Le fait que T^ soit conducteur ou 15 non dépend du potentiel de l'émetteur. En principe on peut le couper entièrement mais en pratique il est légèrement conducteur à l'état de repos. A la borne 19 est appliquée entre-temps une tension basse de sorte que le transistor n 'est pas conducteur et qu'aucun courant ne circule dans la résistance R^. Aux bornes du condensateur C^ se trouve 20 donc par exemple une tension de 5 volts parce qu'une électrode se trouve au même niveau que la borne 16 et l'autre au potentiel de la masse. Dans l'état sélectionné la borne 18 est à un niveau de tension bas et la borne 19 à un niveau de tension élevé. Far conséquent Tr est 5 conducteur et ne l'est pas. De ce fait la base de est élevée et le 25 circuit émetteur-collecteur du transistor est donc conducteur. Rg est chargé du fait qu'il existe une différence de tension à ses bornes (dans le cas envisagé donc environ 5 volts). D'autre part de ce fait la base de est élevée. L'émetteur et la base de sont au potentiel de la masse et le collecteur se trouve à une tension élevée. Ce transistor 30 n'est par conséquent pas conducteur. L'électrode de C^^ située du côté de Tj. se trouve à un potentiel bas et l'autre électrode est à la masse. Par conséquent est monté comme émetteur suiveur de façon que l'application de l'impulsion de sélection se fasse par l'intermédiaire d'une liaison à basse résistance ohmique. Pour le reste le fonctionnement du 33 circuit est le même que celui du circuit représenté sur la fig. 3. Seulement à la fin de l'impulsion de sélection la base de devient basse tandis que l'émetteur est encore élevé. Aussi longtemps que la charge de la capacité base-émetteur de n'est pas évacuée, le transistor reste bloqué. Lorsque cette charge est évacuée, il dépend de 40 l'ajustage de s'il reste bloqué ou s'il devient à nouveau quelque peu 71 25742 7 2098418 conducteur. Dans le circuit selon la fig. 4 on a adjoint au circuit différentiateur une diode D par laquelle la grande pointe négative sur 1a. base du transistor 7^ est eourt-circuitée. Autrement cette pointe durerait longtemps parce eue dans ce cas le temps RC du circuit différentiateur e.t trop long. Dans le cas d'une pointe positive la jonction fcase-émetteur du transistor se trouve en effet en parallèle avec la résistance de sorte que le tempes RC est alors plus petit. De ce fa.it le condensateur C^ doit avoir une valeur assez élevée. La longue durée de la pointe négative pourrait eo.nduire à ce que le transistor ne devienne pas conducteur suffisamment rapidement à la fin de la sélection. En court-circuitant la pointe on élimine cet inconvénient. La valeur de la résistance Rg est déterminée en premier lieu par la recherche d'une faible dissipation. Elle n'est cependant pas rendue infiniment grande en la supprimant. On veut en effet qu'également dans l'état non sélectionné débite un peu de courant parce qu'il est de ce fait plus rapidement ouvert que sans ce pré-ajustage. Un autre arguement est basé sur le fait que Rg se trouve souvent à la fin d'une ligne (fig. 1) que l'on ferme de préférence avec une valeur proche de l'impédance caractéristique. Ceci fournit également une valeur relativement petite pour Rg. On peut éventuellement utiliser pour Rg une charge tributaire de la fréquence par exemple une résistance et avec celle-ci en parallèle une deuxième résistance avec une capacité en série. Four les fréquences élevées ces deux résistances sont alors en parallèle. La. fig. 5 représente une unité de sélection suivant une autre forme de réalisation avec, comme nouveaux composants, les résistances Rg^ et R^2 et la borne de connexion 23. A la borne 23 est reliée une source de tension (+V). Une telle unité de sélection peut être utilisée dans un circuit du genre de celui représenté sur les figures 3 et 4 en rer.placenent de l'interrupteur 13 et de la source de courant 14. L'impulsion de sélection amène alors le transistor de sélection à l'état conducteur. Un problème est aue dans ce cas le circuit émetteur-collec-teur du transistor forme un circuit 5 fsitle résistance chmique de sorte nue le courent peut augmenter fortement et que la charge de ce transistor peut devenir trop élevée. Contre ceci on peut utiliser une résistance additionnelle dans le circuit de collecteur de T^. Ainsi les éléments connectés à ]a borne 5 sont sélectionnés au moyen d'une coopération entre deux unités de sélection conformes à 1'invention. La fig. 6 représente le même dispositif réalisé d'une autre façon avec comme nouveaux éléments les résistances Rgg et R, le 71 25742 8 2098418 condensateur ^24' la borne d'entrée 25 et la ligne a retard L. La résistance limiteuse de courant ^22a eS^ mont^e entre et le point de liaison B alors que l'application rapide de l'impulsion de sélection est obtenue à l'aide d'un condensateur de couplage Cmonté en parallèle 5 avec la résistance R„„ . L'utilisation des résistances R„„ (fig. 5) et J ^2a 22 x - ' ^22a es^ surt°ut nécessaire si le transistor T^ est ajusté de telle façon qu'il est également conducteur à l'état non sélectionné et que le point B est par exemple légèrement au-dessus du niveau de la masse. La fig. 6 représente encore quelques modifications. La borne 10 25 est portée à une tension négative. De ce fait l'effet de la mise en conduction de T^, la décharge de T1, est encore plus fort. Deux résistances Rg et Réassurent l'ajustage correct des transistors. D'autre part devant le circuit différentiateur est montée une ligne à retard.L» Celle-ci sert à rendre le transistor conducteur avec un léger retard parce 15 qu'autrement le transistor serait encore ouvert et il pourrait se produire une forte dissipation dans ces deux transistors. Cette ligne â retard pourrait également être réalisée sous la forme d'un circuit intégré avec une résistance et une capacité. Enfin il serait également possible de monter la résistance limiteuse de courant (R22 resPec'tivement 20 ^22a^ ^ans -*-a ligne d'émetteur du transistor . Cette résistance pourrait même être prise en même temps que R21• c^°ix de l'emplacement et de la valeur de cette résistance est déterminé par l'ajustage désiré de différents transistors. Une autre application d'une unité de sélection dans une matrice 25 est représentée sur la fig. 7» La diode D est supprimée, d'autre part la constitution est analogue à celle de la fig. 4. Les interrupteurs des sources de courant 14» 14a sont des transistors qui sont de nouveau réalisés avec des unités de sélection conformes à l'invention. La fonction des transistors 130 et 130a correspond alors à celle des transistors 30 , Ta,-etc. Par la sélection on peut sélectionner un certain nombre d'éléments de mémoire. C'est ainsi qu'il est possible que la mise en conduction du transistor emmagasine un bit d'information dans un élément de mémoire qui est directement couplé à la borne 15. Mais il est également possible de relier à la borne 15 un certain nombre d'éléments 35 qui sont sélectionnés ensemble. Dans ce cas l'information est emmagasinée dans un élément déterminé uniquement si cet élément fait également partie d'un certain nombre d'éléments sélectionnés par une deuxième matrice de sélection. Il peut donc en être ainsi qu'à une matrice de mémoire de 64 x 64 éléments soient adjointes deux matrices de sélection de 0 x 8 40 transistors de sélection. De ce fait chaque élément de la matrice de 71 25742 9 2098418 mémoire peut être sélectionné séparément. Il est également possible de combiner et de modifier les considérations précédentes. C'est ainsi qu'il est évident qu'au lieu de transistors npn on peut également utiliser des transistors pnp. On peut 5 également combiner différentes réalisations de l'organe de commande qui amène le transistor H à l'état conducteur, entre eux et avec les différentes positions de la résistance limitative de courant. D'autre part le circuit peut être réalisé entièrement ou partiellement sous la forme de circuit intégré. On peut également utiliser des matrices de sélec-10 tion avec une mémoire tri- ou pluridimensionnelle. Cette mémoire elle-même peut être réalisée à l'aide de noyaux magnétiques, d'éléments à plusieurs trous, d'éléments biax ou avec un film magnétique, et également avec des éléments de mémoire qui emmagasinent directement de l'information électrique sans conversion en aimantation de matériau magné-15 tique, par exemple des mémoires à semiconducteur. D'autre part les éléments de mémoire ainsi que les conducteurs peuvent être réalisés dans des techniques intégrées. 71 25742 10 2098418 REVENDICATIONS; 1. Unité de sélection rapide permettant de sélectionner au moins un élément d'une mémoire dans laquelle de l'information peut être emmagasinée électriquement, cette unité comportant au moins un transistor 5 de sélection avec une électrode de base à laquelle peut être appliquée une impulsion de sélection et une électrode d'émetteur à travers laquelle peut être conduite une impulsion de courant engendrée p8r un générateur, alors que l'électrode d'émetteur est reliée au générateur pendant une période de préparation et que l'apparition simultanée de cette liaison 10 et de l'impulsion de sélection amène le transistor de sélection à l'état conducteur de sorte nue l'élément de mémoire précité est sélectionné alors que d'autre part au moins un deuxième transistor est relié à l'électrode de base du transistor de sélection, cette unité de sélection rapide étant caractérisée en ce que l'électrode de base du deuxième 15 transistor est reliée à un organe de commande qui comporte un circuit différentiateur auquel est appliquée l'impulsion de sélection, et qui, à la fin de l'impulsion de sélection, fait en sorte que le deuxième transistor soit conducteur pendant un certain temps de sorte que la charge présente dans la "base du transistor de sélection est évacuée par 20 l'intermédiaire du circuit émettexir-collecteur du deuxième transistor. 2. Unité de sélection rapide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le générateur est une source de courant et que la période de préparation se termine en même temps que l'impulsion de sélection. 3. Unité de sélection rapide selon la revendication 1, caracté-25 risée en ce que le générateur est une source de tension avec une première résistance en série et en ce qu'il se trouve une résistance dans le circuit formé par l'émetteur suiveur et l'émetteur du transistor de sélection. 4. Mémoire caractérisée en ce qu'elle comporte des unités de 30 sélections rapides selon une des-revendications 1 à 3 à l'aide desquelles d'au moins une partie des éléments de la mémoire, au moins un élément peut être sélectionné. 5. Mémoire avec au moins une matrice de sélection pour la sélection simultanée d'une série d'éléments de mémoire, caractérisée en ce 35 que la matrice de sélection est constituée par des unités de sélection selon uhe des revendications 1, 2 ou 3.