Brevet FR2110210A1 — publié le 19720602

La présente invention concerne les sources de courant. Dans le but de simplifier les phases de traitement et de réduire ainsi le prix de leur fabrication, les circuits intégrés sont généralement conçus de manière à ne comporter que des transis-5 tors PÎJP ou NPlï. Lorsqu'il ne comporte qu'un seul type de transistors, un circuit intégré peut être optimisé pour son type particulier. Si des transistors de types opposés sont également formés de ce type de circuit intégré, leur gain est généralement très faible et dans certains cas, inférieur à l'unité. Ces transistors ne 10 peuvent être utilisés que si leur faible gain n'affecte pas le rendement du circuit. Dans la plupart des circuits, les transistors PîïP constituent des sources positives de courant. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique lî° 3 185 858 décrit un circuit de ce type dans lequel deux 15 transistors PNP constituent une source de courant. L'un des transistors commande le courant qui circule dans l'autre transistor. Cette commande est maintenue grâce au gain élevé du transistor qui permet d'obtenir une caractéristique - Iç sensiblement plate. D'autres circuits connus mettent en oeuvre le fait que le courant 20 de base des transistors PNP à gain élevé est faible et, en. raison de ce fait, les bases de ces transistors peuvent être connectées à la résistance de commande sans inversion de la tension de commande. Mais, ainsi qu'il vient d'être dit, la grande majorité, des circuits intégrés monolithiques 1TP1I ne comporte généralement pas de tran-25 sistor de ce type. La présente invention concerne des sources de courant perfectionnées, destinées à être fabriquées sous forme de circuit intégré et comportant un premier transistor à faible gain, dont le collecteur est connecté à une borne de sortie et dont l'émetteur 30 est connecté à une première source de tension, un second transistor à faible gain, dont l'émetteur et la base sont connectés respectivement à l'émetteur et à la base dudit premier transistor à faible gain, une première résistance, dont une borne est connectée au collecteur dudit second transistor à faible gain et dont l'autre 35 borne est connectée à un point de tension de référencent un dispositif comportant au moins un transistor à gain élevé, connecté ûe manière d'une part à prélever sur ladite première résistance les 71 35538 2 2110210 courants de base desdits premier et second transistors à faible gain et d'autre part à appliquer la tension aux bornes de ladite première résistance aux bases desdits premier et second transistors à faible gain. 5 Selon une variante de réalisation de l'invention, une source de courant comporte un premier transistor à faible gain, dont le collecteur est connecté à une borne de sortie et dont l'émetteur est connecté à une première source de tension, un second transistor à faible gain, dont l'émetteur et la base sont connectés respective-10 ment à l'émetteur et à la base dudit premier, transistor à faible gain, une première résistance, dont une borne est connectée au collecteur dudit second transistor à faible gain et dont l'autre borne est connectée à une source de tension de référence, un premier transistor à gain élevé, dont la base est connectée à son collecteur et 15 à la base dudit premier transistor à faible gain, un second transistor à gain élevé, dont le collecteur est connecté à une seconde source de tension, dont la base est connectée au collecteur dudit second transistor a faible gain et dont l'émetteur est connecté à l'émetteur dudit premier transistor à gain élevé, et un dispositif 20 qui dérive à la masse le courant d'émetteur dudit premier transistor à gain élevé. Lesdits transistors à gain élevé peuvent être du type NPN et lesdits transistors à faible gain du type PNP. le dispositif qui dérive le courant d'émetteur dudit premier 25 transistor à gain élevé peut être une seconde résistance. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif qui dérive le courant d'émetteur dudit premier transistor à gain élevé peut être une source de courant de pôlarité opposée, comportant un troisième transistor à gain élevé dont le collecteur est connecté à 30 l'émetteur dudit premier transistor à gain élevé et dont l'émetteur est connecté à la masse, un quatrième transistor à gain élevé dont la base est connectée à son collecteur et à la base dudit troisième transistor et dont l'émetteur est connecté à la masse,et une résistance de collecteur, dont une borne est connectée à la base dudit 35 quatrième transistor et dont l'autre est connectée-au collecteur dudit second transistor à gain élevé. 71 35538 3 2110210 Un circuit peut être connecté entre ladite première résistance et ladite tension de référence, ledit circuit étant constitué de deux transistors à gain élevé, le collecteur et la base de l'un desdits transistors étant connectés à ladite première résistance et 5 son émetteur étant connecté à ladite tension de référence, l'émetteur de l'autre desdits transistors étant connecté à ladite tension de référence, sa base étant connectée à la base dudit premier transistor et son collecteur étant connecté à une seconde borne de sortie, ladite, source étant telle que, en fonctionnement, le rapport 10 entre le courant de sortie à ladite seconde borne de sortie' et le courant de sortie à ladite première borne de sortie est sensiblement fixe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre faite en regard de plu-15 sieurs modes de réalisation donnés à titre explicatif et non limitatif. Sur ces dessins : , la figure 1 représente le schéma d'une source de courant de type connu ; 20 la figure 2 représente le schéma d'un mode de réalisation selon l'invention ; la figure 3 représente le schéma d'un mode de réalisation selon l'invention et comportant une source de courant connu destinée à polariser le circuit ; et 25 la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation selon la présente invention dans lequel une résistance de commande commune est partagée avec une source de courant de type connu. la figure 1 représente une source de courant positive de type connu, comportant des transistors 10 et 20 dont les émetteurs 30 13 et 23 sont connectés à une borne 14, de même qu'une source Vg de tension positive. Les bases 12 et 22 des transistors 10 et 20 sont connectées à une borne 15» Le collecteur 11 du transistor 10 est connecté à la sortie du circuit et le collecteur 21 du transistor 20 est connecté à une borne 17. La borne 15 est connectée à la 35 borne 17 et une résistance de commande 16 est connectée entre la borne 17 et la masse. Du fait que les bases et les émetteurs des deux transistors sont connectés ensemble, les courants de collecteur 71 35538 2110210 des deux transistors, qui sont presque identiques, sont sensiblement les mêmes. Du fait que la base et le collecteur du transistor 20 sont connectés ensemble, ce transistor se comporte comme une diode. Le courant qui circule dans la résistance 16 est donc sensiblement 5 égal à : où. Vg représente la valeur de la tension positive de la source et Ym représente la tension base-émetteur du transistor 22. Du fait que les gains des deux transistors sont élevée, le courant de col- ' 10 lecteur qui circule dans le transistor 20 représente presque la totalité du courant.. Du fait que les bases et les émetteurs des deux transistors sont connectés ensemble, le courant de sortie Iq est à peu près égal au courant I qui circule dans la résistance de commande. Dans le circuit représenté sur la figure 2, les émetteurs 33 15 et 43 des transistors PNP 30 et 40 à faible gain, ainsi qu'une source de tension positive sont connectés à la borne 24. Les bases 32 et 42 des transistors 30 et 40 sont connectées à la borne 25. Le collecteur 31 du transistor 30 est connecté à la sortie du circuit et le collecteur 41 du transistor 40 est connecté à la borne 20 27. Une résistance 26 est connectée entre la borne 27 et la masse. Afin de commander le courant de sortie du circuit, la tension de commande développée aux bornes de la résistance 26 doit être appliquée aux bases des transistors PNP, à la borne 25. Mais, puisque les transistors PKP ont un gain faible, leur courant de base, rela-25 tivement important, pourrait inverser la tension de commande. Des transistors NPN 50 et 60 sont destinés à écouler le courant de base tout en établissant un circuit entre la borne 25 et la borne 27. La borne 25 est connectée à la base 52 et au collecteur 51 du transistor 50, dont l'émetteur 53 est connecté à la borne 34. La borne 30 34 est connectée à une extrémité de la résistance 35 et à l'émetteur 63 du transistor 60. L'autre extrémité de la résistance 35 est connectée à la masse. Le collecteur 61 du transistor 60 est connecté à une seconde source de tension positive, Vgg et la base 62 du transistor 60 est connectée à la borne 27. Lorsque le circuit est 35 initialement débloqué, un courant croissant circule dans le transistor 40 et la résistance 26. Ce courant provoque une augmentation 71 35538 5 2110210 de la tension à la "borne 27. La tension à la borne 27 est appliquée à la borne 25 par l'intermédiaire des jonctions base-émetteur des transistors 50 et 60. Cette tension de commande augmente jusqu'à ce qu'elle atteigne la tension base-émetteur normale de la 5 première source de tension A ce moment, le circuit se stabi lise et délivre un courant de sortie constant. Les courants de base importants des transistors 30 et 40 passent par la jonction base-émetteur du transistor 50, la résistance 35 et la masse. De cette manière, une source de courant positive est réalisée avec 10 des transistors PITP à faible gain. La figure 3 représente un autre mode de réalisation du circuit de la figure 2, dans lequel la résistance 35 est remplacée par une source négative de courant constant de type courant, similaire à celle représentée sur la figure 1. La source négative de 15 courant constant est constituée des transistors 70 et 80 et de la résistance 36. Le collecteur 71 du transistor 70 est connecté à la born^54. Les émetteurs 73 et 43 des transistors 70 et 80 sont connectés à la masse. Les bases 1,2 et 82 des transistors 70 et 80 sont connectées à la borne 64. Le collecteur 81 du transistor 80 et une 20 extrémité de la résistance 36 sont également connectés à la borne 64. L'autre extrémité de la résistance 36 est connectée au collecteur 61 du transistor 60. Grâce au remplacement de la résistance 35 par cette source négative de courant, la source positive de courant peut fonctionner dans une large place de tension car un 25 courant constant est prélevé aux émetteurs des transistors 50 et 60 et ce courant est sensiblement indépendant de la tension à la borne 34. La figure 4 représente le circuit de la figure 3, connecté à un circuit connu similaire à celui représenté sur la figure 1 de 30 manière à constituer une double alimentation en courant dans laquelle le rapport entre les courants de sortie est maintenu constant. Les deux circuits comportent en commun une résistance de commande 16; Du fait que la partie connue de la figure 'i comporte des transistors NPN, elle se comporte comme une source négative de courant. 35 De courant qui circule dans la résistance de commande 16 est égal à . Y + M -, 2V I = ^' (2) 16 . 71 35538 2110210 où VS i - Û.5 représente la tension de la source négative, représente les tensions base-émetteur des transistors 20 et 40, qui sont supposées être les mêmes, et R^g représente la valeur de la résistance 16. 5 Du fait que les courants de sortie dés deux circuits sont déterminés par le courant qui circule dans la résistance de commande, les deux courants de sortie sont maintenus à un rapport constant. Si la surface d'émetteur du transistor 10 est double de celle du transistor 20, le rapport est égal à 2 : 1. Le rapport entre les courants de 10 sortie de ce circuit peut être maintenu sensiblement constant quelles que soient les variations de tension d'alimentation ou de résistance de commande. Telle qu'elle vient d'être décrite, l'invention concerne une source positive de courant destinée à un circuit monolithique de 15 majorité NPN qui est optimisé par des transistors NPN, résolvant ainsi le problème posé par les transistors PNP de faible gain. Des modifications convenables permettraient bien entendu d'appliquer la présente invention à une source négative de courant, réalisée en circuit intégré monolithique à majorité PNP. 20 II va de soi que la présente invention n'a été décrite ci- dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toutes variantes entrant dans son cadre et son esprit. 71 35538 2110210 REVENDICATIONS 1. Source de courant comportant un premier transistor dont le collecteur est connecté à une borne de sortie et dont l'émetteur est connecté à une première source de tension, un second transistor 5 dont l'émetteur et la base sont connectés respectivement à l'émetteur et à la base dudit premier transistor, une première résistance dont une borne est connectée au collecteur dudit second transistor et dont l'autre borne est connectée à un point de tension de référence, caractérisée en ce que lesdits premier et second transistors 10 (30,40) sont des transistors à faible gain, ladite source de courant comportant un dispositif (35, 50, 60) constitué d'au moins un. transistor (60) à gain élevé connecté de manière d'une part à prélever sur ladite première résistance (16 ou 26) les courants de base desdits premier et second transistors à faible gain^S'autre part à 15 appliquer la tension aux bornes de ladite première résistance aux bases (32, 42) desdits premier et second transistors à faible gain. 2. Source de courant comportant un premier transistor dont le collecteur est connecté à une borne de sortie et dont l'émetteur est connecté à une première source de tension, un second tran-20 sistor, dont l'émetteur et la base sont connectés respectivement à l'émetteur et à la base dudit premier transistor, une première résistance dont une borne est connectée au collecteur dudit second transistor et dont l'autre borne est connectée à un point de tension de référence, caractérisée en ce que lesdits premier et second tran-25 sistors (30, 40) sont des transistors à faible gain et qu'elle comporte un premier transistor (50) à gain élevé, dont la base (52) est connectée à son collecteur (51) et à la base (32) dudit premier transistor à faible gain, un second transistor (60) à gain élevé dont le collecteur (61) est connecté à une seconde source de ten-30 sion ("Vg^)» dont la base (62) est connectée au collecteur (41) dudit second transistor à faible gain et dont l'émetteur (63) est connecté à l'émetteur (53) dudit premier transistor à gain élevé, et un dis-35 * positif/qui dérive à la masse le courant d'émetteur dudit premier transistor à gain élevé. 35 3. Source selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits transistors à gain élevé sont du type NPN et lesctits transistors à faible gain sont du type PNP. 71 35538 2110210 4. Source selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que^.edit dispositif qui dérive le courant d'émetteur dudit premier transistor à gain élevé consiste en une seconde résistance (35). 5 '5. Source selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit dispositif qui dérive le courant d'émetteur dudit premier transistor à gain élevé consiste en une source de courant de polarité opposée, comportant un troisième transistor (70) à gain élevé dont le collecteur (71) est connecté à l'émetteur dudit 10 premier transistor à gain élevé et dont l'émetteur (73) est connecté à la masse, un quatrième transistor (80) à gain élevé dont la base (82) est connectée à son collecteur (81) et à la base (72) dudit troisième transistor, et dont l'émetteur (83) est connecté à la masse, et une résistance de collecteur (36), dont une borne est con-15 nectée à la base dudit quatrième transistor et dont l'autre borne est connectée au collecteur dudit second transistor à gain élevé. 6. Source selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit connecte entre ladite première résistance et ladite tension de référence, ledit 20 circuit comportant deux transistors (10, 20) à gain élevé, le collecteur et la base de l'un desdits transistors (20) étant connectés à ladite première résistance (16) et son émetteur étant connecté à ladite tension de référence (Vg^), l'émetteur de l'autre desdits transistors (10) étant connecté à ladite tension de référence, sa 25 base étant connectée à la base dudit premier transistor et son collecteur étant connecté à une seconde borne de sortie, la source étant telle que* en fonctionnement, le rapport entre le courant de sortie à ladite seconde borne de sortie et le courant de sortie à ladite première borne de sortie est sensiblement constant. 30 7. Source selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits deux transistors à gain élevé sont du type NPN, lesdits transistors à faible gain sont du type PNP et ladite tension de référence est négative.