Brevet FR2247763A1 — publié le 19750509

La présente invention concerne un circuit intégré monolithique à deux bornes à courant d'entrée constant de type connu, décrit par exemple dans "Siemens-Zeitschrift", d'Avril t966, pages 324 et 325. Ce circuit à deux bornes, qui est également connu sous le nom de circuit limiteur de courant, consiste en deux transistors complémentaires, la base de l'un étant directement connectée au collecteur de 12 autre, tandis que l'émetteur du premier transistor est directement connecté à la première borne externe et que 17émetteur du second transistor est connecté à la deuxième borne externe à travers une première résistance dont la valeur détermine celle du courant d'entrée du circuit.En outre1 dans le circuit à deux bornes connu* une autre résistance est montée en parallèle sur le circuit collecteur-émetteur du premier transistor, et une troisième resistance est connectée entre la première borne externe et 12 émetteur du deuxième transistor, tandis qutenfin la base du deuxième transistor est connectée à la deuxième borne externe par deux diodes montées en série et polarisées dans le sens direct. Dans le type de circuit à deux bornes connu, la tension de coude, crest-à-dire la tension minimale à laquelle le courant constant a pratiquement atteint sa valeur finale, est presque égale à 5 volts et est par conséquent relativement élevée. En outre, la résistance différentielle au-dessus de la tension de coude dans le circuit classique ne dépend pas que de la résistance de sortie du second transistor, mais également, dans une large mesure, des deux résistances connectées à la première borne externe. La présente invention concerne donc un perfectionnement a ce circuit connu, afin que le courant constant soit obtenu à partir d*une tension de coude bien inférieure, plus précisément inférieure à 2 volts, et que la résistance différentielle devienne ensuite élevée et indépendante de la valeur des résistances du circuit. Ltinvention atteint cet objet par le fait que le premier transistor est un transistor multicollecteur ; qu'au moins un des collecteurs dudit premier transistor est connecté directement, ou par l'intermédiaire du circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor, à ladite première résistance, de fagon que le courant traversant ladite résistance soit la somme du courant dudit collecteur et du courant base du premier transistor ; et qu'un troisième transistor, qui est du meme type de conductivité que le deuxième transistor, a la base connectée au point de jonction de la première résistance et de ltémetteur du deuxième transistor, soit directement, soit par lXintermédiaire dtune jonction pn polarisée en sens direct, auquel cas elle est également reliée directement à un autre collecteur dudit premier transistor, le collecteur connecté à la base dudit deuxième transistor et émetteur à la seconde borne externe. La faible tension de coude présentée par ce circuit le rend mieux adapté aux exigences des circuits intégrés, surtout lorsqu'ils sont alimentés par des tensions assez basses. Ainsi, le circuit conforme à ltinvention peut également faire partie d'un circuit intégré plus important ; son transistor multicollecteur pourra alors comporter des collecteurs qui assureront certaines fonctions du circuit intégré dans lequel la source de courant de ltinvention est incluse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre dtexemple non limitatif, en se reportant aux.figures annexées qui représentent - la figure 1, un premier exemple de circuit à deux bornes conforme à l'invention ; - la figure 2, un second exemple de circuit à deux bornes conforme à l'invention - la figure 3, une variante du circuit de la figure 2 - la figure 4, une ante-- variante du circuit de la figure 2 - la figure 5, un développement du circuit de la figure 4 fournissant une source de courant insensible aux variations de température - la figure 6, un troisième exemple de circuit à deux bornes conforme à ltinvention. Comparé au circuit connu déjà mentionné, exemple de réalisation de l'invention représenté par la figure 1 est modifié de manière que le premier transistor soit, dans ce cas précis, un transistor multicollecteur pnp Ti. Un des collecteurs de ce transistor est connecté à la base du deuxième transistor T2 ; les deux transistor TI et T2 étant complémentaires, ce dernier est de type npn. Le collecteur du deuxième transistor T2 est connecté à la base du transistor multicollecteur Ti dont émetteur est relié à la première borne externe +. La première résistance R1 est connectée entre émetteur du deuxième transistor T2 et la deuxième borne externe.Il est évident qu'on peut également utiliser, au lieu du transistor multicollecteur TI, un ensemble de transistors individuels dont les jonctions base-émetteur seront connectées en parallèle ; par contre, lesdits transistors individuels pourront comprendre un ou plusieurs collecteurs. Le point de connexion entre un des collecteurs du transistor multicollecteur TI et la base du deuxième transistor T2 est- relié, par le circuit collecteur-émetteur du troisième transistor T3, à la seconde borne externe, la base de ce dernier étant reliée à l'émetteur du deuxième transistor T2 et, par conséquent, également à la première résistance R1. Le troisième transistor T3 est de même conductivité que le deuxième transistor T2, donc, dans le circuit représenté par la figure 1, de type npn. Dans la figure 1 et dans les suivantes, les lignes en trait interrompu indiquent que le courant provenant d'un autre collecteur du transistor multicollecteur TI doit atteindre, soit directement, soit par le circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor T2, soit par les deux voies, la première résistance Ri. Le circuit conforme à ltinvention comporte toujours au moins une de ces deux connexions et, ainsi, le courant d'au moins un collecteur du transistor Tt surajoute au courant base de ce transistor dans la première résistance RI. En outre, dans la figure 1 comme dans toutes les suivantes, on intercale une deuxième résistance R2 qui est connectée en parallèle avec le circuit émetteur-collecteur du deuxième transistor T2. Le figure 2 représente un autre exemple du circuit conforme à ltinvention. Contrairement à l'exemple de réalisation conforme a la figure 1, la base du troisième transistor T3 nSest pas connectée directement dans ce cas, mais par la diode D polarisée dans le sens direct, à la première résistance Rt, et la base troisième transistor T3 est en outre reliée à-un autre collecteur du transistor multicollecteur TI. La diode D doit autre polarisée dans le sens direct ; son anode est alors reliée à la base du troisième transistor T3, et sa cathode à la première résistance Rt. On peut également utiliser, au lieu de la diode, un transistor connecté en diode, soit du mEme type de conductivité, soit du type de conductivité contraire au troisième transistor T3. La figure 3 représente une variante du circuit de la figure 2. Dans ce cas, la diode D de la figure 2 a été remplacée par la jonction base-émetteur d'un quatrième transistor T4 l'émetteur du transistor T4 est alors relié à la première résistance Ri. Son collecteur est connecté à un autre collecteur du transistor multicollecteur T1 Le transistor T4 de la figure 3 est du m8me type de conductivité que le troisième transistor T32 donc du type nEn . La figure 4 représente une autre ossibilité de remplacer la diode D par la jonction base-émetteur dtun transistor. Le transistor T5, qui est complémentaire du troisième transistor T32 donc du type pnp, a été choisi dans ce bute Son émetteur est connecté à la base du troisième transistor et, par conséquent, à un des collecteurs du transistor multicollecteur T1, tandis que sa base est connectée à la première résistance Rt et son collecteur à la deuxième borne externe. La figure 5 représente une autre réalisation du circuit conforme à ltinvention dans laquelle, par un circuit supplémentaire à courant constant, le courant passant par les bornes de l'ensemble du circuit est rendu insensible aux variations de température. Cet effet est obtenu par les transistors T6 et T7 et par la résistance R3 dont la'valeur détermine avec celle de Ri le courant total du circuit. Les deux transistors T6 et T7 sont de meme conductivité que le troisième transistor T3, donc du type npn. émetteur du transistor T6 est relié à-la seconde borne externe ; la résistance R3 est connectée en parallèle sur sa jonction base-émetteur. Le collecteur du transistor T6 est relié à un autre collecteur du transistor multicollecteur Ti et la jonction base-émetteur du transistor T7 est connectée en parallèle sur sa jonction collecteurbase2 le collecteur du transistor T7 étant relié à la première borne externe + et, par conséquent, à 11 émetteur du transistor multicollecteur T1. Le circuit supplémentaire de courant constant est établi de telle manière que son coefficient de température soit ltinverse du coefficient de température du premier circuit. La figure 5 représente la source supplémentaire de courant constant associée à un exemple de réalisation conforme à la figure 2 ; le transistor pnp T5 y est connecté en diode, au lieu de la diode D prévue par la figure 2. Naturellement, la source supplémentaire de courant constant peut encore etre prévue pour les exemples représentés par les figures 1, 3 et 4. La figure 6 représente un troisième exemple de circuit à deux bornes conforme à la figure 2 ; le transistor npn T4 y est connecté en diode, au lieu de la diode D représentée par la figure 2. Cette application représentée par la figure 6 correspond également aux exemples représentés par les figures 1 3 et 5. Cette autre application est originale par le fait que la base du transistor supplémentaire TS est reliée à la base du deuxième transistor T2 et que son collecteur est relié à la première borne externe +. Ce transistor supplémentaire T8 est du même type de conductîvité 'que le troisième transistor T3, ctest-å-dire npn. L'émetteur du transistor supplémentaire Ta est connecté à l'émetteur du deuxième transistor T2, soit directement, soit par interconnexion dtau moins une des deux résistances R et R5 qui sont représentées en pointillé dans la figure 6. Dans ce montage, la résistance R4 est intercalée entre la première résistance Rt et l'émetteur du deuxième transistor T2, tandis que la résistance R5 est intercalée entre la première résistance Ri et l'émetteur du transistor supplémentaire T8. En choisissant soit la première résistance Ri, soit la troisième résistance R3, soit les deux, de façon qu'elles soient, suivant le cas, insensibles aux variations de température, ou sensibles aux variations de température, il est possible dtinfluen- cer le comportement à la température du circuit conforme à l'invention. Il est aussi possible, par exemple en utilisant des résistances NTC ou PTC, de les inclure non dans le circuit intégré monolithique, mais de les connecter à laextérieur dudit circuit. Cette possibilité de connecter séparément la première résistance Rt, ou la troisième résistance R3, ou les deux, n'est toutefois pas limitée à la réalisation d'une compensation en température, mais peut oestre généralisée. Tous les exemples donnés peuvent comporter une résistance supplémentaire qui sera connectée entre l'émetteur ou la base du transistor multicollecteur et la base ou le collecteur du troisième transistor T3. Au moyen de cette résistance supplémentaire, il est possible d'influencer la résistance différentielle de la caractéristique courant-tension. La fonction du circuit conforme à ltinvention va autre expliquée plus en détail en se référant à la figure 2, en mEme temps que la fonction des autres exemples de réalisation basés sur le meme principe. Supposons que la tension de batterie à appliquer au dispositif à courant constant, dès sa mise en marche, commence à augmenter suivant une pente finie à partir de zéro. En atteignant une tension dtenviron 0,7 volt, la Jonction base-émetteur du transistor multicollecteur Tt est rendue conductrice et sa base revoit du courant à travers les résistances Ri et R2.Un courant correspondant circulera alors dans tous les collecteurs du transistor multicollecteur Tî* et l'intensité de ce courant dépendra de la surface respective donnée aux différents collecteurs* Ainsi, un courant circulera, particulièrement dans la base du transistor T2, de manière que la base du transistor multicollecteur Ti continue à recevoir du courant non seulement à travers la résistance R2, mais aussi par le circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor T2. Tous les courants augmentent lorsque la tension de batterie augmente, et ceci jusqu'à ce que le courant dans la 'résistance R1, constitué par le courant de base du transistor multicollecteur et par au moins un de ses courants de collecteur, produise dans ladite résistance R1 une chute de tension tellement forte que la différence entre la tension de seuil base-émetteur du transistor T3 et la tension de seuil dans le sens direct de la diode D soit atteinte, ce qui rend le transistor T3 conducteur, son courant de collecteur limitant 11 intensité du courant dans la base du transistor T2. Par cet effet de commande, le circuit s'opposera à une autre élévation du courant, et fera que la consommation totale de courant restera constante. Pour permettre aux résistances différentielles collecteur émetteur du transistor multicollecteur T1 dtavoir une influence plus réduite, il convient de faire passer une partie aussi importante que possible du courant total par la résistance Ri. La résistance R2 peut autre omise lorsque le circuit fonctionne à partir dtune tension si élevée que les courants inverses des transistors TI et T2 sont suffisants pour amorcer le fonctionnement du circuit* La diode D fait que la chute de tension dans la résistance RI est maintenue à un faible niveau pour obtenir une tension de coude particulièrement faible dans le circuit, par exemple 1 volt. En outre, puisque la différence entre la tension de seuil baseémetteur du transistor T3 et la tension de seuil de la diode D est positive, il en résultera un coefficient positif de température pour l'ensemble du circuit, meme sans les réalisations complémentaires représentées par la figure 5. I1 est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent autre envisagées sans sortir pour autant du cadre de ItJnvention. REyENDICATIONS 1. Circuit intégré monolithique à deux bornes, à courant d'entrée constant comprenant deux transistors complémentaires, la base de l'un étant directement connectée au collecteur de autre, tandis que l'émetteur du premier transistor est directement connecté à la première borne externe et que l'émetteur du second transistor est connecté à la deuxième borne externe à travers une première résistance dont la valeur détermine celle du courant d'entrée du circuit, caractérisé par le fait que le premier transistor est un transistor multicollecteur ; qutau moins un des collecteurs dudit premier transistor est connecté directement, ou par l'intermédiaire du circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor2 à ladite première résistance, de façon que le courant traversant ladite résistance soit la somme du courant dudit collecteur et du courant base du premier transistor ; et qutun troisième transistor, qui est du m8me type de conductivité que le deuxième transistors a la base connectée au point de jonction de la première résistance et de l'émetteur du deuxième transistor, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une jonction pn polarisée en sens direct, auquel cas elle est également reliée directement å un autre collecteur dudit premier transistor, le collecteur connecté à la base dudit deuxième transistor, et l'émetteur à la seconde borne externe 2. Circuit intégré monolithique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la jonction pn polarisée en sens direct est une diode montée dans le sens correspondant. 3. Circuit intégré monolithique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la jonction base-émetteur d2un autre transistor, qui est du meme type de conductivité que le troisième transistor1 est utilisé comme jonction pn polarisée dans le sens direct, son collecteur étant connecté soit à sa base, soit à un autre collecteur du transistor multicollecteur. 4. Circuit intégré monolithique conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que la jonction base-émetteur d'un transistor qui est complémentaire du troisième transistor, est utilisée comme jonction pn polarisée dans le sens direct, son collecteur étant connecté soit à sa base, soit à la deuxième borne externe. 5. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications t à 4, caractérisé par le fait que la base dtun transistor supplémentaire ayant le mEme type de conductivité que celui du deuxième transistor est connectée à la base du deuxième transistor, le collecteur dudit transistor supplémentaire étant connecté à l'émetteur du transistor multicollecteur et son émetteur étant connecté à l'émetteur du deuxième transistor2 soit directement, soit par l1intermédiaire dtune ou deux résistances. 6. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 52 caractérisé par le fait que la première résistance est insensible aux variations de température. 7. Circuit intégré monolithique conforme à lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la première résistance est sensible aux variations de température. 8. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qutun autre collecteur du transistor multicollecteur commande un dispositif supplémentaire à courant constant comprenant un troisième transistor qui coopère avec ladite première résistance pour déterminer le courant total du circuit, et que le dispositif supplémentaire à courant constant est réalisé de manière que son coefficient de température soit l'inverse de celui du reste du circuit. 9. Circuit intégré monolithique conforme l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la première résistance et la troisième résistance, ou cette dernière seule, sont montées à l'extérieur du circuit intégré. 10. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications t à 9, caractérisé par le fait qutau moins une autre résistance est connectée entre l'émetteur ou la base du transistor multicollecteur et la base ou le collecteur du troisième transistor. 11. Circuit intégré monolithique conforme à la revendication 10, caractérisé par le fait que l'autre résistance connectée à la base du troisième transistor est choisie de manière que le courant d'entrée du circuit diminue lorsque la tension augmente. 12. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications t à 11, caractérisé par le fait qu'unie deuxième résistance est connectée en parallèle sur le circuit collecteurémetteur du deuxième transistor. 13. Circuit intégré monolithique conforme à l'une quelconque des revendications t à 12, et constituant une partie dlun circuit intégré plus important, caractérisé par le fait que d'autres collecteurs du transistor multicollecteur servent à alimenter des étages fonctionnant en amplificateurs ou en commutateurs. 14. Circuit intégré monolithique conforme à la revendication 13, caractérisé par le fait que, dans le but d'obtenir une tension de référence indépendante de la tension d'alimentation, on connecte une résistance supplémentaire dans le circuit émetteur du deuxième transistor, sur laquelle on prélève la tension de référence.