Brevet FR2183695A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en courant pour plaquettes à circuits imprimés présentant des circuits de commutation prévus pour des vitesses de commutation élevées. Des montages présentant des circuits de commutation rapides, utilisés par exemple dans la technique dite TTL, sont sensibles à des ondes réfléchies qui, par suite des vitesses de commutation élevées de l'ordre de nanosecondes, se produisent déjà sur des longueurs de conducteur relativement courtes et risquent, en tant que signaux perturbateurs, de nuire au fonctionnement et à la strete du montage. Ces ondes perturbatrices se propagent principalement sur les conducteurs d'alimentation en courant relativement longs.En ce qui concerne l'alimentation des circuits de commutation (intégrés) suivant la technique TTL, il faut, pour satisfaire la condition dite "word-casen, respecter une tolérance déterminée quant à la tension d'alimentation, ce qui nécessite en général une alimentation en courant stabilisée, Il est connu d'utiliser une unité centrale pour l'alimentation en courant d'un montage constitué en général par plusieurs plaquettes à circuits imprimés comportant des circuits de commutation intégrés. Cette unité d'alimentation en courant centrale est constituée, à son tour, par une source de tension de référence et un transistor de puissance prévu en tant que transistor de règlage longitudinal et sert à maintenir la tension constante.Ce mode d'alimentation en courant n'est pas très apte à supprimer les ondes réfléchies citées plus haut puisque, d'une part, le transistor de puissance présente une fréquence limite (de l'ordre de quelques MHz) trop faible pour le spectre de fréquence des ondes réfléchies et ne permet, par conséquent, pas d'éliminer suffisamment les variations de tension ainsi produites. D'autre part, les lignes d'alimentation en courant relativement longues favorisent la formation d'ondes réfléchies.Celles-ci peuvent bien s Par ailleurs, il est connu d'utiliser des dispositifs d'alimentation en courant entièrement décentralisés, auquel cas un ou plusieurs régulateurs de tension de précision éventuellement munis d'un transistor additionnel sont disposés suivant la technique des circuits imprimés sur chaque plaquette. Ces composanta possèdent une très haute stabilité de tension, qui n'est pas nécessaire à l'alimentation des circuits de commutation, et nécessitent encore un câblage extérieur entrat- nant un encombrement additionnel sur la plaquette, et une tension d'alimentation relativement élevée (surtension minimale = 3 v). Cela signifie une perte de puissance minimale de 60 ffi de la puissance utile, les pertes sous forme de chaleur étant dans ce cas également produites de manière décentralisée. La présente invention a pour objet, dans le cas d'un dispositif d'alimentation en courant de plaquettes à circuits imprimés comportant des circuits de commutation prévus pour des vitesses de commutation élevées, de réduire la place nécessaire sur les plaquettes et de diminuer la perte de puissance en cours de fonctionnement. Ce résultat est obtenu suivant la présente invention en disposant sur chaque plaquette à circuits imprimés un ou plusieurs transistors haute fréquence de faible puissance qui servent comme transistors régulateurs pour l'alimentation en courant des différentes plaquettes à circuits imprimés et sont commandés par une source de tension de référence commune disposée à l'extérieur des plaquettes. Il est avantageux d'utiliser comme transistors régulateurs pour les plaquettes à circuits imprimés des transistors planar épitaxiés. Il est en outre avantageux que la base de chacun des différents transistors régulateurs soit reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur d'une capacité de l'ordre de quelques nF. 1 > a fait que le transistor régulateur, qui agit en quelque sorte comme un aiguillage de résistance aux ondes, est disposé de manière appropriée dans l'espace, à savoir de préférence sur la plaquette à circuits imprimés à l'entrée de celle-ci et du condensateur de base, les tronçons de conducteur sont de toute manière courts par rapport à la longueur critique de façon que la formation d'ondes réfléchies se trouve réduite. En cas d'utilisation de transistors planar épitaxiés présentant une tension de saturation de 0,2 V, il se produit, pour une tension de fonctionnement de 5 V, une perte de puis sance minimale de 4 % seulement de la puissance utile contre 30 % dans le cas de l'alimentation en courant centrale au moyen d'un transistor de puissance et 60 ffi dans le cas d'une alimentation en courant complètement décentralisée, comme indiqué plus haut. L'encombrement du dispositif d'alimentation en courant réalisé suivant l'invention est extrtmement faible. Il suffit de prévoir un transistor et un condensateur relativement petit qui peut parfois encore titre complètement supprimé. Lorsque le besoin en puissance d'une plaquette à circuits imprimés est trop important pour un seul transistor régulateur, on peut en prévoir plusieurs, auquel cas les alimentations en courant seront réparties autant que possible suivant des groupes fonctionnels. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation, illustrés aux dessins annexés, de dispositifs d'alimentation en courant de plaquettes à circuits imprimés comportant des circuits de commutation prévus pour des vitesses de commutation élevées. La fig. 1 représente le schéma de montage du dispositif d'alimentation en courant usuel présentant une stabilisation centrale. La fig. 2 représente le schéma de montage d'un dispositif d'alimentation en courant réalisé conformément à la présente invention. A la fig. 1, le secteur à courant alternatif fait fonctionner, par l'intermédiaire d'un transformateur 1, un dispositif d'alimentation en courant stabilisé 2 à la sortie duquel sont reliées-les différentes plaquettes 8 circuits impri més L 2 12, etc. Dans cette réalisation, il se trouve sur les différentes plaquettes à circuits imprimés des condensateurs dits de soutien 3, 4, etc. qui servent à amortir les ondes réfléchies produites et qui ont une capacité de l'ordre de quel oues/cF. Dans le montage suivant l'invention représenté à la fig. 2, le secteur courant alternatif alimente, par l'intermédiaire d'un transformateur 5 comportant les enroulements secondaires 6 et 7, deux ponts redresseurs 8 et 9 dont l'un délivre, par l'intermédiaire d'une self 10 et d'un condensateur 11, une tension continue filtrée pour l'alimentation en courant des plaquettes à circuits imprimés L1 à n. le pont redresseur 9 alimente une source de tension de référence 12 prévue en commun pour toutes les plaquettes et disposée à l'extérieur de celles-ci. Sur les plaquettes à circuits imprimés li ; 12 .. Xn sont disposés des transistors haute fréquence 13 ; 14 ; 15 dont la base est chaque fois reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 16 ; 17 ; 18. les condensateurs 16, 17 et 18 présentent chacun une capacité de l'ordre de quelques nP. Dans le montage suivant l'invention, qui comprend une source de tension de référence centrale et un circuit redresseur et de filtrage central non stabilisé, les transistors haute fréquence de faible puissance prévus sur les plaquettes en tant que transistors régulateurs 11 et présentant une fréquence limite de tordre de 100 MHz sont avantageusement réalisés suivant la technique planar épitaxiale. Ils sont connectés de façon que les collecteurs soient reliés au circuit redresseur, les bases à la source de tension de référence et les émetteurs à la ligne d'alimentation des dispositifs utilisateurs, c'est-à-dire aux circuits à vitesse de commutation éle-vée. Cela offre les avantages suivants.Les transistors régulateurs réduisent ou éliminent activement des ondes réfléchies éventuellement produites puisque, d'une part, le transistor régulateur, observé du cOté du dispositif utilisateur, fonc tionne comme montage à base commune, c'est-à-dire qu'il présente une valeur ohmique réduite (faible différence de résis- tance aux ondes). En d'autres termes, un front d'ondes peut, à partir du côté du dispositif utilisateur, passer relativement sans entrave au-delà de la plaquette à circuits imprimés (par l'intermédiaire du conducteur de collecteur), sans titre réfléchi notablement en arrière dans ce dernier, de sorte que des écoulements de courant à l'intérieur des plaquettes se trouvent réduits ou éliminés.D'autre part, le transistor régulateur, observé du côté de la base, fonctionne comme un montage à collecteur commun et, pour le dispositif utilisateur, comme un montage à émetteur cathodyne, c'est-à-dire avec une amplification égale à 1, les ondes perturbatrices en provenance de la base étant faibles et se trouvant, pour des fréquences élevées, pratiquement court-circuitées, de préférence au moyen d'un condensateur relié à la masse et présentant une capacité de l'ordre de 11F (valeur approximativement inférieure du facteur d'amplification du courant à celle du condensateur de soutien normalement utilisée de façon usuelle). Observé du côté du collecteur, le transistor présente le caractère d'une pentode, c'est-à-dire qu'il présente une très haute valeur ohmique (forte différence de résistance aux ondes) pour des fronts d'ondes provenant de l'extérieur (du secteur ou d'autres plaquettes), de sorte que ceux-ci ne peuvent à présent à nouveau pénétrer dans la plaquette que sous une forme très affaiblie. REVENDICÂTIONS 1 - Dispositif d'alimentation en courant pour plaquettes à circuits imprimés comportant des circuits de commutation prévus pour des vitesses de commutation élevées, caractérisé en ce qu'il est prévu sur chaque plaquette à circuits imprimés un ou plusieurs transistors haute fréquence de faible puissance qui servent de transistors régulateurs pour l'alimentation en courant des différentes plaquettes et sont commandés par une source de tension de référence commune placée à l'ex- térieur des plaquettes. 2 - Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les transistors régulateurs sont des transistors planar épitaxiés. 3 - Dispositif d'alimentation en courant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la base de chacun des transistors régulateurs est reliée à la masse par l'intermé- diaire d'un condensateur présentant une capacité de l'ordre de quelques nF.