Brevet FR2244230A1 — publié le 19750411

La présente invention concerne un perfea- tionneaent aux circuits matriciels. folle se rapporte plus par ticulièrement à un circuit matriciel à couplage résistif com- portant d'une part n colonnes sur lesquelles sont fournis des signaux d'entre par l'intermédiaire de n moyens de sélection de colonne et d'autre part m lignes connectées à m moyens de sélection de ligne par l'intermédiaire de m circuits de prélève- ment de signal de ligne. De tels circuits matriciels à couplage résistif sont bien connus et sont particulièrement utilisés dans les moires dites "permanentes" (Read Only Nemory) lorsqu'on veut elmagasiner un "1" dans une cellule de ladite nézoire, c'est-à-dire à un point d'intersection d'une colonne et d'une ligne, il suffit de coupler ladite ligne et ladite co- lonne par l'intermédiaire dune résistance. L'envoi d'une upul- sion de lecture sur une colonne se traduira par la réception d'une impulsion sur la ligne correspondante.Inversement, la lise en iéoeoire d'un t0" s'effectue en ne couplant pas les ligne et colonne considérées. De telles mémoires sont "permanentes" du fait que les "O" et les '.11 sont "enregistrés" au cours de la fabrication de ladite mémoire d'une façon définitive (ou éventuellement programmable). Un problème important pour de tels circuits matriciels est constitué par les couplages parasites pouvant exister entre les différentes lignes et colonnes dudit circuit. En effet, lorsqu'une impulsion est envoyée sur une colonne dudit oircuttt, le couplage entre les différentes lignes et colonnes par l'intermédiaire des résistances da circuit fait que des courants existent, autre que le courant direct traversant une seule résistance pour passer de la colonne à la ligne. Ces courants, qui traversent un nombre plus ou moins important de ré- sistances, sont générablement faibles devant le courent prin- cipal, mais leur somme peut ne plus être négligeablê devant ledit courant principal ce qui peut évidemment fausser la mesure effectuée. Les courants parasites sont généralement éliminés en disposant une diode en série avec la résistance connectée entre une ligne et une colonne. Une telle solution présente l'inconvénient de nécessiter autant de diodes que de résistances, ce qui augmente considérablement le cott et l'en- combrement de ce circuit, Une amélioration sensible a été proposée dans l'article intitulé : wHigh-speed Fixed Nemories using Large Scale integrated Resistor Matrices de Messieurs C. A. DAVID et B. FELDMAN, paru dans la revue IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTERS, Vol. C-17, n0 8, aott 1968, pages 721 à 728. Dans cet article les auteurs montrent comment apparaissent les courants parasites dans un circuit matriciel du type classique ("Back coupling Effect" - fig. 3 - p 723) et la solution à base de résistances de découplage qu'ils apportent au problème ("Decoupling effect" -, fig. 4 - p 723). Une telle disposition apporte certainement une solution possible au problème mais ne supprime pas complètement les courants parasites, bien que chaque résistan- ce mise entre chaque ligne et la masse ait une faible valeur. Le circuit matriciel selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. A cet effet, il est principalement caractérisé en ce que chacun des m circuits de pré lèvement des signaux de ligne est constitué par un amplifica- teur opérationnel dont l'entrée non inverseuse est mise à la masse, tandis que l'entrée inverseuse est connectée d'une part à la ligne correspondante du circuit matriciel et d'autre part à une résistance dont l'autre extrémité est reliée à la sortie dudit amplificateur opérationnel, lesdits circuits de prélè- vements supprimant les courants parasites dans ledit circuit matriciel. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description des modes de réalisation suivants, donnés à titre d'exemple non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent La figure I, un circuit matriciel selon 1 t invention La figure 2, un détail de réalisation du circuit de la figure 1 dans le cas où les résistances de couplage sont des photorésistances. Sur la figure 1, la colonne Cl est alimentée en tension (+ V sur la figure) par l'intermédiaire de la porte P1 dont l'électrode de commande est repérée par AI. Ladite colonne C1 est connectée aux lignes 1., 1@... 1 respectivement par l'intermédiaire des résistances,R11, RI2.0 R110 De la même façon, la tension d'entrée de la colonne C2 (+V sur la figare) est envoyée sur ladite colonne par l'intermédiaire de la porte P2 dont l'électrode de commande est A2. La colonne C2 est couplée aux lignes li, 12... 1 respectivement par l'intermédiaire des résistances R@@@ R@@... R@@ D'une façon générale, la n ième colonne da circuit matriciel reçoit la tension d'entrée (+V sur la figure) par l'intermédiaire de la porte Pn dont l'électrode de commande (qui reçoit éventuellement un signal de validation de colonne) est An. Ladite n ième colonne est reliée aux lignes 11, 12... 1m par l'intermédiaire des résistances Rn1, Rn2...Rnm. La ligne 11 est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 01 ainsi qu'à la résistance Rf1 dont l'autre extrémité est reliée à la sertie dndit amplificatenr opérationnel dont l'entrée non inverseuse est à la nasse. La sortie dudit amplificateur opérationnel 01 est reliée à la porte SI dent l'électrode de commande est B1 et dont la sortie est reliée à la ligie commune BUS qui collecte les infermations de sortie du circuit matriciel. La ligne 12 est connectée à l'entrée inverseuse de l'aiplificateur opérationnel 02 ainsi qu'à la résistance RS2 dont l'autre extrémité est reliée à la sertie dudit amplificateur dont 11 entrée nom inverseuse est à la nasse. La sortie dudit amplificateur opérationnel O2 est reliée à la porte 82 dont l'électrode de commande est 32 et dont la sortie est reliée à la ligne cemmune B88 qui collecte les informations de sortie du circuit matriciel. De la même façon, la ligie lm est connectée à l'entré inverseuse de l'amplificateur opérationnel On ainsi qu'à la résistance Rf@ dont l'autre extrémité est reliée à la sortie dudit amplificateur dont l'entrée non inverseuse est à la lasse. La sortie dudit amplificateur opérationnel on est reliée à la porte Sm dont l'électrode de commande est 31 et dont la sortie est reliée à la ligne commune BUS qui collecte les informations de sortie du circuit natriciel. le fonctionnement de ce circuit est le suivant : il est différent suivant le type de portes emploées, portes du type inverseur (pour lesquelles la commande s'exerce d'une façon telle que lorsqu'une porte n'est pas sélectionnée, c'est-à-dire que la colonne correspondante n1 est pas mise au potentiel +V, ladite colonne correspondante est mise à la masse) ou portes simples (pour lesquelles la résistance de conduction est faible tandis que la résistance de non conduction est élevée). Dans le cas de portes du type inverseur lorsqu'un signal de validation est envoyé en A2 sur la porte P2, par exemple, tandis que la tension +V (qui peut être soit une impulsion dans le cas d'une mémoire permanente, soit une tension fixe dans d'autres cas) est appliquée à la porte P2, les autres portes Pi sont commandées de telle façon que les colonnes correspo.ndantes sont mises au potentiel de la masse (les portes Pi peuvent être constituées par deux transistors MOS complémentaires fonctionnant comme inverseurs).D'autre part, si un signal de validation est appliqué, par exemple, sur la porte Si su point 31 un courant s'établira entre l'en- trée de la porte P2 et la sortie de la porte Si par l'intermé- diaire de la résistance R2@ et l'amplificateur opérationnel Om noté en convertisseur courant-tension. Un signal sera aussi transmis sur la ligne BUS. ais puisqu'une tension +V est ap- pliquée à la colonne C2, toutes les résistances connectées à la ligne l vont être parcouraes par un courant parasite qui diminuera le courant principal.On aura donc en parallèle sur l'impédance d'entrée r de l'amplificateur opérationnel On, la résistance équivalente à tous les chemins parasites -1'im- pédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel dans le montage convertisseur courant-tension est égale à Rfm où À est le gain de i l'amplificateur opérationnel en boucle Aouverte-, Chaque colonne Ci est à la masse sauf la colonne C2 qui est au potentiel +V, la résistance RSm étant la résistance consul tée.Sirm est la résistance d'entrée de l'amplificateur opérationnel, et Si l'on suppose que toutes les résistances du type Ri; ont la oAme valeur, il existe en parallèle sur la ré- sistance d'entrée Rm, une résistance égale à Rij. Le système n-1 fonctionnera tant que l'impédance d'entrée rm-reste très inférieure à Ri, c 'est-à-dire tant que Rfm est très inférieure à En pratique, on choisit Rfm inférieure ou égale à Rii. Il est donc nécessaire que n soit très inférieur au gain-enboucle ouverte s de l'amplificateur opérationnel. Cette condition est facilement obtenue avec des a- plificateurs opérationnels courants pour lesquels À est de 10 4 par exemple. Dans ce cas on peut obtenir un rapport de réjection de courant parasite de 40 dB et le nombre z de lignes peut être très grand, La conception du circuit de prélèvement de signal sur les lignes permet donc de supprimer les courants parasites. En effet, du fait que l'amplificateur est opérationnel les deux entrées - et + dudit amplificateur sont au masse potentiel continu.L'entrée + (non isver8euse) étant à la masse, l'entrée - (entrée inverseuse) se trouve "virtuellement" mise à la masse, l'impédance d'entrée de l'amplificateur On est alors égale à Rfm. A Le circuit décrit ci-dessus peut aussi fonctionner avec des portes simples (résistance de conduction très faible, résistance de non conduction très grande devant les résistances Rii). Lorsque la colonne a2, par exemple, est portée au potentiel +V, les autres colonnes sont Uen l'air" donc les chemins parasites sont plus nombreux que dans le cas prédédent (par exemple chemin parasite R2j R12 R11 r1, R21 R31 R3j rj, etc... rj étant l'impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel de la ligne j. En parallèle sur l'entrée de l'amplificateur opérationnel Oj on a donc la résistance équivalente aux chemins parasites soit ------- -------- (2 Rij + req) (m-1) (m-1) avec req =----------- (2 Rij + rj) (en supposant toujours que (n-1) (n-1) tontes (n-I) toutes les résistances du type Rij ont la même valeur) 1 Pour que le système fonctionne il faut que ------------- (2 Rij) + req) soit très supérieur à rj ; ceci (m-1) (n-1) est réalisé quand est très supérieur à (puisque r, = Par exemple cette condition permet de résliser avec des amplifioateurs opérationnels bon marché (A = 10 4) un produit mn = 2 x 103 si on consent un rapport de résection de courant parasite de 20 dBe Supposons qu'un signal de validation soit envoyé en A2 sur la porte P2 tandis que la tension +V (qui peut être soit une impulsion dans le cas d'une mémoire permanente, soit une tension fixe dans d'autres cas) est appliquée à la porte P2.De mime, si un signal de validation est appliqué, par exemple, sur la porte Sm au point Bm, un courant s'établira entre l'entrée de la porte P2 et la sortie de la porte Sm par l'intermédiaire de la résistance R et de l'amplificateur opérationnel Om monté en convertisseur courant-tension. Un signal sera ainsi transmis sur la ligne BUS. Hais puisqu'une tension V est appliquée à la colonne C2, toutes les résistances R21,... R2m ont une extrémité connectée au potentiel +V. En particulier, on se rend compte que des courants parasites peuvent circuler tels que celui qui traverse successivement les résistances R01, R11 et R1@ ou bien R21, R@@, R@@, etc... Cependant, la conception du circuit de prélèvement de signal sur les lignes (amplificateur opérationnel Om associé à la résistance Rf par exemple) permet de supprimer ces courants parasites. En effet, du fait que l'amplificateur est opérationnel, les deux entrées - et + dudit amplificateur sont sensiblement au même potentiel continuO L'entrée + (non inverseuse) étant à la masse, l'entrée - (entrée inverseuse) se trouve "virtuellement" mise à la masse, c1est-à- dire que l'impédance entre l'entrée - de l'amplificateur opérationnel et la masse peut être considérée comme pratiquement nulle (impédance d'entrée différentielle très grande). En particulier, si l'on considère par exemple un chemin possible de courant parasite comme R21, R11 et R1m, on s'aperçoit qu'aucun courant traversant R21 ne peut se diriger vers une résistance telle que R11000 Rn1 puisque l'entrée - de l'amplificateur opérationnel 01 est une masse virtuelle, La résistance équivalente au chemin parasite en parallèle sur l'impédance d'entrée de l'amplificateur opérationnel est très grande par rapport à cette dernière qui est pratiquement nulle0 conséquence, l'entrée - de l'amplifi- cateur opérationnel Qm par exemple ne reçoit que le courant "direct" traversant la résistance i, ce courant étant enzuite envoyé par l'intermédiaire de la porte Sm sur la ligne BUS. Vn tel circnit peut être sppliqué en particulier aux mémoires permanentes (Read Only Memory) en supprimsat les résistances du type Rij là où l'on veut enregistrer un "O" et en les laissant là ot on veut enregistrer un "i". La lecture d'une telle mémoire se fait en envoyant une impulsion +V dans la colonne considérée (AI, 2... Ai et I, B2... Si sont dans ce cas reliés aux registres de sélection d'adresse). Une application du circuit selon l'inven- tien peat être faite dans le cas lç l l'on traits des dennées anslogiques. En particulier, une application intéressante est constituée par le cas où les résistances soit des photorésistances, la tension +V étant dans ce cas une tension o.itine. Cette application va entre décrite à l'aide de la figure 2 sur laquelle on a représenté un circuit selon l'invention muni d'une compensation on température. Sur cette figure les mêmes élémente que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. L'amplificateur spéationnel Oj est monté comme précédemment à l'aide de la résistance Rfj on convertisseur courant-tension, les photerésistances Rij... Rmj étant connectées sur l'entrée dudit amplificateur ainsi que la pheterésistance de compensation R'j qui est de même nature que les résistances Rij... Rnj.On ne fait appel qu'à une seule photorésistance de compensation R'j par ligie du circuit matriciel étant entendu que, dans ce cas partion- lier, une seule porte P1... Pn est rendue conductrice à un instant donné, chaque porte étant rendue successivement con ductrice, c'est-à-dire que chaque résistance Rij... Rnj est soumise sucessaivement à la tensien +V. La résistance R, est d'autre part mise à la tension -V. On sait qu'une photorésistance est par définition une résistance dont la valeur varie suivant l'intensité de l'éolairement auquel elle est soumise.En conséquence, si une tension est appliquée à ses bornes, le courant qui la traverse varie dans le sens inverse (loi d'Ohm). La différence entre le courant traversant dans les mêmes conditions la résistance éclairée et la résistance dans l1obscurité est égale au courant de photoconduction. C'est ce courant qu'il est intéressant de connattre, dans un circuit matriciel tel que celui de la figure 1. Aussi, chaque ligne de photorésistances R1 å... Rnj est-elle associée à une photorésistance R'. mise dans l'obscurité et connectée à son autre extrémité à une source de tension -V.Le courant arrivant sur l'entrée - du circuit opérationnel Oj lorsque la résistance par par exemple, est éclairée et que la porte PI est validée est égal au courant de photoconduction de ladite résistance Rij. Un circuit matriciel tel que celui de la figure 2, où pour des raisons de simplicité, on n'a représenté qu'une ligne dudit circuit permet par exemple d'appliquer l'invention à la lecture de documents à l'aide d'une barrette de photorésistances telle que décrite dans la demande de brevet déposée, con jointement avec la présente demande, au nom de la Bemanderesse, et intitulée : "Elément photorémistant à base de Terre 5emi- conducteur ternaire destiné à fournir un gain de pbotocon- ductibilité élevé supérieur à I et dispositif comportant une pluralité d1 éléments photorésistants associés suivant une structure matricielle", On peut réaliser, par exemple un système de lecture optique au moyen d'une barrette de photoré sistances avec m g 16 et n P 125. La présente description faisait particulièrement état de circuits matriciels du type mémoire R. O. M. (Read Only Memory) ou ensemble de photerésistances pour la lecture de documents. il est évident que l'homme de l'art pourra modifier certains composants dudit circuit matriciel (en particulier portes d'entrée et de sortie) ou supprimer certains d'entre eux sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit matriciel à couplage résistif comportant d'une part - n colonnes sur lesquelles sont fournis des signau d 'entrée par l'intermédiaire de n moyens de sélection de colonnes et d'antre part m lignes connectées à ni moyens de sélection de ligne par 1 'intermédiaire de ni circuits de prélèvement de signal de ligne, caractérisé en ce que chacun des ni circuits de préleement des signaux de ligne est constitué par un amplificateur opérationnel dont l'entrée non inverseuse est mise à la masse, tandis que l'entrée inverseuse est connectée d tune part à la ligne correspondante du circuit matriciel et d t autre part à une résistance dont l'autre extrémité est reliée à la sortie dudit smplificateur opérationnel, lesdits circuits de prélèvement supprimant les courants parasites dans ledit circuit matriciel. 2. Circuit matriciel selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des n moyens de sélection de co lonne est constitué par une porte dont la sortie est connectée à la colonne correspondante et dont les deux entrées sont con bectées respectivement de manière à recevoir d'une part le si- gnal à envoyer dans ladite colonne et d'autre part un signal de validation de ladite porte permettant le passage dudit signal. 3. Circuit matriciel selon l'une des revendilations 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des m moyens de sélection de ligne est constitué par une porte dont une des deux entrées est connectée à la ligne correspondante, la seconde entrée étant connectée de manière à recevoir un signal de validation permettant le passage du signal issu de ladite ligne vers la sortie de la porte considérée. 4. Circuit matriciel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux groupes comprenant respectivement n x m et m photorésistancés de même valeur, chaque ensemble de n photorésistances dudit premier groupe, qui est rattaché à une mee ligne dudit circuit matriciel, étant associé à une photorésistance, de mEme nature, dudit deuxième groupe, qui est mise à une tension de référence fixe de polarité contraire à la tension d'entrée à laquelle chaque colonne est successivement soumise et chaque photoré sistance du deuxième groupe étant mise dans le noir, de façon que le courant circulant dans la ligne correspondante ne soit qu'un courant de photoconduction dû à la variation d' éclaire- ment de la photorésistance associée du premier groupe.