Brevet FR2192335A1 — publié le 19740208

La présente invention concerne une source de tension de référence présentant un haut degré de stabilité. De telles sources de tension sont nécessaires, par exemple, dans des appareils de mesure analogique à très haute précision, pour délivrer à ceux-ci des tensions de référence stables. Elles sont à présent, en général, réalisées au moyen de diodes Zener stabilisées en température. Ces diodes désignées sous le nom d'éléments de référence nécessitent, en fonction de leurs propriétés de stabilisation, déjà un courant préstabilisé afin de rendre la tension de référence indépendante de paramètres de fonctionnement. On cherche alors à obtenir une stabilité de courant d'alimentation qui soit suffisamment élevée pour que la variation effective de la tension de référence ne soit plus déterminée que par l'évolution en température de l'élément de référence. Ce résultat est, en général, obtenu soit en sméliorant la stabilité effective-de la tension de fonctionnement, par stades successifs, au moyen d'une cascade de diodes Zener, soit en prévoyant que l'alimentation s'effectue par l'intermédiaire d'un dipôle générateur de courant qui présente déjà la stabilité de courant désirée. Dans le premier cas, le montage est très coû- teux au point de vue des composants et il faut, en outre, prévoir des puissances relativement importantes qui sont transformées en chaleur. Dans le deuxième cas, le générateur de courant peut, en utilisant un amplificateur différentiel, être réalisé de façon que le courant passant par une résistance de mesure produise une tension de mesure qui, rapportée à la tension appliquée à une diode Zener, constitue une grandeur de réglage pour le courant de sortie. te dipôle générateur de courant alimente l'élément de référence proprement dit. Un inconvénient de ce montage réside en ce que le courant de sortie ne correspond pas exactement à celui passant par la résistance de mesure. Ainsi, par exemple, tous les composant peuvent encore, par suite de leurs propriétés thermiques, faire varier le courant de sortie. La présente invention consiste à améliorer la stabilité d'une source de tension de référence au moyen d'une préstabilisation du parcours de stabilisation situé dans le dipôle générateur de courant servant à alimenter l'élément de référence, en utilisant un minimum d'éléments susceptibles de faire varier le courant de sortie du dipôle générateur de courant. Ce résultat est obtenu, dans le cas d'une source de tension de référence du type cité, par le fait que l'élément de référence est inséré directement dans le circuit de la résistance de mesure. Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser une tension de fonctionnement correspondant àla tension d'alimentation de 1'amplificateur différentiel. L'objet de la présente invention est expliqué plus en détail ci-dessous à l'aide du dessin annexé. La fig. I représente le montage d'un générateur à dip8le connu pour stabiliser le courant. La fig. 2 représente le montage de la source de tension de référence réalisé suivant l'invention. Le générateur de courant représenté à la fig. 1 est constitué essentiellement par un circuit en pont formé de résistances 1, 2 et 3, d'une diode Zener 4 et d'un amplificateur différentiel 5. Ce dernier commande un transistor régulateur 6 monté en aval. Dans ce cas, le courant passant par la résistance 3 produit une tension de mesure, qui, rapportée à la tension appliquée à la diode Zener 4, constitue une grandeur de réglage pour le courant de sortie. Ce dernier ne peut, cependant pas, correspondre exactement au courant passant par la résistance de mesure 3 puisque les composants du montage peuvent, par suite de leurs caractéristiques variables en fonction de la température, faire varier le courant de sortie.Ainsi, une variation de la valeur de résistance de la, par exemple, pour conséquence, une variation de la tension de fonctionnement du parcours stabilisateur constitué par la diode Zener 4 et la résistance 2, ce qui se traduit par une variation du courant de sortie. A la différence de ce montage connu, dans le montage réalisé suivant l'invention et représenté à la fig. 2, la résistance 1 est remplacée par un élément de référence 7. Tous les autres composants sont désignés par les mêmes chiffres qu'à la fig. 1. L'élément de référence 7 est un composant capable de fournir la tension désirée présentant un haut degré de stabilité. En tant que dérivation de courant, il n'existe dans ce montage plus que la polarisation d'entrée de l'amplificateur 5 qui, dans le cas d'amplificateurs modernes, présente une variation beaucoup trop faible pour être gênante. La tension de fonctionnement effective pour le parcours constitué par la résistance 2 et la diode Zener est préstabilisée à U4 + U7 par leur interaction réciproque. Même l'influence d'une variation de la résistance de mesure 3 se trouve réduite par rapport au montage de la fig. 1. En effet, si dans ce montage la résistance 3 diminue par suite d'une variation de température, la variation de courant qui en résulte se trouve transmise, par l'intermédiaire de la résistance 1, linéairement à la tension de fonctionnement à travers la diode Zener 4 et la résistance 2.Par suite de l'augmentation du courant, la tension U4 augmente également de façon que l'erreur se trouve encore accrue. Le montage suivant l'invention, par contre, ne permet plus qu'une partie négligeable de l'augmentation de l'erreur puisque la tension appliquée à la diode Zener 4 et à la résistance 2 ne varie guère. L'élément de référence 7 peut avantageusement être déchargé par un composant 8 agissant en fonction de la tension, pourvu que ce dernier présente pour l'écart de tension d'entrée un coefficient de température inférieur à celui de l'élément de référence 7. Cette condition est remplie par des amplificateurs intégrés. Sans tenir compte de la variation du courant d'entrée des amplificateurs, le courant passant par l'élément de référence 7 peut être déternliné pEr l'équation U7 . RV4 + U4 . R2 J- 7 R2 . 23 -Rv4 .Rv7 où U4 ; U7 et Rv4 ; Rv7 représentent les tensions et résistances se produisant dans le montage où une diode Zener a été substituée à l'une des résistances. Dans le cas de la source de tension de référence réalisée suivant la présente invention, les deux branches à diode Zener se stabilisent mutuellement et, en outre, une variation des valeurs électriques d'un composant, due par exemple à des influen ea de température, n'agit que sous une forme très affaiblie sur la précision finale du montage. R E V E N D I C A T I 0 N s 1 - Source de tension de référence de haute stabilité dans laquelle une diode Zener élément de référence) stabilisée en température est alimentée par l'intermédiaire d'un dipôle générateur de courant à haute stabilité, lequel dip8le est réalisé, en utilisant un amplificateur différentiel, de telle façon que le courant passant par une résistance de mesure produise une tension de mesure qui, rapportée à la tension appliquée à une diode Zener, constitue une grandeur de réglage pour le courant de sortie du générateur de courant, caractérisée en ce que l'élément de référence est inséré directement dans le circuit de la résistance de mesure. 2 - Source de tension de référence suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la tension de fonctionnement correspond à la tension d'alimentation de l'amplificateur différentiel.