Brevet FR2225887A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne un dispositif de commande de tension intégré et, plus particulièrement, un circuit intégré capable d'engendrer des impulsions de sortie à haute tension. Un exemple particulier d'application pour un tel circuit est un dispositif d'interface entre une logique à basse tension (par exemple une logique T.T.L. avec des tensions logiques de 0,4 volt et une tension du rail d'alimentation de + 5 volts) et des tubes d'affichage numérique qui nécessitent des amplitudes de tensions en excédent de 50 volts pour garantir un rapport fonctionnement-arret acceptable. Dans les circuits connus, pour fournir une telle amplitude de tension de 50 volts, le transistor de sortie fonctionne souvent en avalanche, ce qui entraine une baisse, de par exemple 30 volts, de la tension de sortie en quelques nanosecondes. Ceci provient du fait que la valeur nominale VCED de la tension collecteur-émetteur avec base en l'air du transistor de sortie (généralement 35 volts) est surpassée quand le transistor de sortie est sollicité pour commuter une cathode d'un tube d'affichage numérique de l'arret, pour lequel la cathode est à + 60 volts (la tension d'anode étant approximativement de + 130 volts), au fonctionnement pour lequel la cathode se trouve à O volt. Comme le tube d'affichage numérique est relativement lent avec des temps d'ionisation de l'ordre de 1 microseconde, il n'est pas nécessaire d'avoir des pentes rapides. De telles pentes rapides entraient cependant un bruit indésirable dans d'autres parties du circuit intégré, par exemple à travers le rail de masse ou le rail d'alimentation en données.Comme les amplitudes logiques d'entrée pour une logique T.T.L. ne sont que de 0,4 volt, tout bruit engendre par des amplitudes de sortie de 30 volts crée des perturbations, même lorsqu'il est fortement atténué. Une tension de sortie avec des pentes inférieures est donc souhaitable et la manière la plus évidente de l'obtenir est de charger la sortie avec un condensateur. Malheureusement, toute puissance fournie à un tel condensateur est éventuellement ramenée à la ligne de masse, ce qui cause les mêmes problèmes d'interférences. L'un des objets de la présente invention est de fournir un circuit intégré qui peut engendrer une amplitude de tension de sortie en excès par rapport à la VCEO du transistor de sortie avec une pente de commutation plus appropriée à la surpression du bruit recyclé dans le circuit intégré et/ou le système dont le circuit intégré est une partie. Selon la présente invention, le circuit intégré transistorisé est remarquable en ce qu'il comporte un transistor de sortie travaillant à des tensions dépassant la VCEO dudit transistor pour alimenter une charge reliée au collecteur du transistor de sortie, un transistor de commande dont le trajet émetteurcollecteur est relié en série avec le trajet émetteur-collecteur du transistor de sortie, le transistor de commande étant polarisé de façon qu'il feurnisse, lorsqu'il est conducteur. un courant sensiblement constant à l'émetteur du transistor de sortie. l'effet d'avalanche du transistor de sortie étant réduit par l'accroissement de la tension sur le collecteur du transistor de commande. ce qui oblige la tension à travers la jonction émetteur-collecteur du transistor de sortie à être inférieure à la VCEO du transistor de sortie. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. La figure 1 montre, à des fins explicatives, un circuit connu. La figure 2 est un graphique illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 1. La figure 3 montre un circuit conforme à la présente invention. Les figures 4a et 4b sont des graphiques illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 3. Le circuit connu montré par la figure 1 comporte un transistor de sortie TA et un transistor de commande TB. La base du transistor de sortie est alimentée par un étage de sortie du type "pols totem', composé des transistors TC et TD et de la diode DA. La base du transistor TB est alimentée par un transistor TE à travers une diode DB. La sortie du collecteur de TA est reliée à la cathode d'un tube d'affichage numérique (non représentée) et est limité à une tension positive de 68 volts par une diode de Zener portant la référence ZA. En fonctionnement, le transistor de commande TB est rendu conducteur par un signal logique sur l'émetteur du transistor TE. Un signal logique semblable permet à l'étage TC, TD, de commander la conduction du transistor de sortie TA. Lorsque le transistor TB est entierement conducteur. sa tension collecteur-émetteur VCE est basse et la totalité des 68 volts se retrouve à travers le transistor de sortie TA ce qui entraine une avalanche entre le collecteur et l'émetteur de celui-ci. Ceci est montré par le graphique de la figure 2 dans lequel la tension de sortie tombe de 30 volts en deux nanosecondes. Comme il a été expliqué ci-dessus, cet effet n'est pas souhaitable. Le circuit, montré par la figure 3 et conforme à l'invention, comporte un transistor de sortie T1 et un transistor de commande T2. Le collecteur de T1 est la sortie du circuit et est relié à la cathode d'un tube d'affichage numérique (non représenté) et l'émetteur de T1 est réuni au collecteur de T2 de façon que les trajets collecteur-émetteur des transistors de sortie et de commande soient montés en série. La base du transistor T1 est reliée au collecteur d'un premier transistor d'entrée T3, la base de ce transistor T3 étant reliée à travers une résistance RI au rail d'alimentation +ve (par exemple +5v). L'émetteur de T2 est relié au rail d'alimentation -ve qui. dans cet exemple, est 0 volt. La base de T2 est réunie à l'émetteur de T4 et, à travers une diode D1, au rail d'alimentation -ve. Le collecteur de T4 est réuni au rail d'alimentation +ve à travers une résistance R2 et la base de T4 est reliée au collecteur d'un second transistor d'entrée T5. La base de T5 est reliée au rail d'alimentation +ve à travers une résistance R3. Les transistors d'entrée T3 et T5 psuvent etre du type à émetteurs multiples comme il est courant dans les circuits TTL et peuvent effectuer une fonction logique. Le transistor d'entrée T5 commande la conduction du transistor T4 et de même le transistor d'entrée T3 commande la conduction du transistor TI. Pour obtenir un signal de sortie sur le collecteur du transistor TI, il est nécessaire que les transistors TI et T2 conduisent ensemble. Le transistor T4 conduit lorsqu'une tension d'entrée +ve est appliquée à l'émetteur du transistor d'entrée TS et un courant constant prédéterminé de, par exemple. 4 mA est engendré à travers la diode D1. En utilisantsla technique du courant "miroir". le courant à travers T2 est défini comme un multiple du courant traversant D1. Le nombre de fois dont le courant traversant T2 est supérieur au courant traversant Dl dépend du nombre de transistors qui sont placés en parallèle pour réaliser le transistor T2 dans le circuit intégré. Cependant, un courant constant est défini à travers le transistor de commande T2 lorsque celui-ci est conducteur. On suppose que T2 est conducteur et que l'émetteur de T3 reçoit une impulsion d'entrée positive qui rend T1 conducteur. Le collecteur du transistor T3 est normalement bloqué à +68 volts par les diodes de Zener comme il est montré en regard de la figure 1. Une tension d'environ 68 volts est appliquée à la jonction collecteur-émetteur du transistor T1. Quand quelques micro-amperes traversent le transistor TI à une tension supérieure à la valeur nominale VCEO du transistor, celui-ci a tendance à fonctionner en avalanche ce qui entraine une chute rapide de la tension de collecteur. Cependant, dans le circuit de la figure 3, l'avalanche est empêchée d'abaisser rapidement d'un coup la tension de collecteur grâce au courant constant engendré par le transistor T2.A la place de cela, comme il est montré par les figures 4a et 4b, la tension de l'émetteur du transistor T1 (voir figure 4b) croit rapidement de façon positive, ce qui abaisse la tension entre le collecteur et l'émetteur de T1 et arrête l'avalanche de ce dernier. Le graphique de la tension sur le collecteur du transistor T1 montré sur la figure 4a est formé par une série de petites marches triangulaires baissant lentement en tension jusqu'à ce que la tension VCEO de T1 soit atteinte, après quoi le graphique devient uni. Le signal à l'émetteur du transistor T1 montre une série d'ondes triangulaires plus grandss en amplitude de tension que pour le collecteur du même transistor. L'acqroissement en tension à l'émetteur de TI comme représenté par ce graphique, évite que la tension du collecteur du transistor TI ne chute de façon aussi sérieuse que celle du collecteur du transistor TA de la figure 1. Ceci provient du fait que la capacité de l'émetteur du transistor Tt est beaucoup plus petite que la capacité du collecteur, ce qui permet à l'émetteur de T1 de croître en tension à un rythme plus rapide que le collecteur. Cependant, sur la figure 3, la chute rapide en tension n'apparaît pas au collecteur du transistor TI et, par suite. n'affecte pas les autres étages comme c'était le cas pour le dispositif de la figure 1. REVENDICATIONS 1.- Circuit intégré transistorisé, caractérisé en ce qu'il comporte un transistor de sortie travaillant à des tensions dépassant la valeur nominale VCEO de la tension collecteurémetteur avec base en l'air de ce transistor pour alimenter une charge reliée au-collecteur dudit transistor de sortie, un transistor de commande dont le trajet émetteur-collecteur est relié en série avec le trajet émetteur-collecteur du transistor de sortie, le transistor de commande étant polarisé de façon qu'il fournisse, lorsqu'il est conducteur, un courant sensiblement constant à l'émetteur du transistor de sortie, l'effet d'avalanche du transistor de sortie étant réduit par l'accroissement de la tension du collecteur du transistor de commande, ce qui oblige la tension à travers la Jonction émetteur-collecteur du transistor de sortie à être inférieure à la valeur nominale VCEO du transistor de sortie. 2.- Circuit intégré selon la revendication 1. caractérisé en ce que le courant constant fourni par le transistor de commande est engendré par un générateur de courant "miroir".