Brevet FR2281603A1 — publié le 19760305

La présente invention concerne les sources de tension régulées. Dans la plupart des cas, les sources de tension régulées sont con çues de manière à présenter un coefficient de température à peu près nul. L'invention vise à créer une telle source présentant un coefficient de température défini avec précision, différent de zéro. Elle a donc pour objet une source de tension régulée à coefficient de température défini, caractérisée en ce qu'elle comprend un diviseur de tension branché en série avec un élément ballast aux bornes d'une source de tension non régulée et dont la borne intermédiaire définit une tension de référence VREF, un premier transistor alimenté par une première source de courant, un second transistor alimenté par une seconde source de courant couplée à la première source de courant, lesdits premier et second transistors ayant leurs bases connectées à la borne intermédiaire dudit diviseur, l'émet- teur du premier transistor étant chargé par une première résistance, tandis que l'émetteur du second transistor est chargé par ladite première résistance en série avec une seconde résistance, la sortie de la seconde source de courant étant connectée audit élément ballast, le rapport desdites première et seconde résistances étant déterminé par la relation dans laquelle K = lii est le rapport supérieur à 1 entre le courant 12 de la seconde source de courant et celui de la première source de courant, VBEQ1 est la tension base-émetteur du premier transistor, UBEQi UBEQ1 est la dérivée de la tension VBEQ1 par rapport à la tempéra- ture, AVBE est la différence entre les tensions base-émetteur des premier et second transistors, AUBE est la dérivée de AVBE par rap port à la température et aREF = REF est le rapport entre la v dérivée de la tension de référence - VREF VF par rapport à la température et ladite tension de référence. D'autres caractéristiques de l'invention apparaltront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 est un schéma de principe d'une source de tension régu lée suivant l'invention la Fig. 2 représente le schéma électrique d'un mode de réalisation préféré de la source de tension de la Fig. 1. Le schéma de la Fig. 1 comporte principalement deux bornes A et B destinées à être connectées à une source de tension non régulée (non représentée). La borne A est la borne positive du circuit, tandis que la borne B constitue la masse de celui-ci. La borne A est connectée à l'entrée d'un élément ballast 1 qui peut etre un circuit actif ou passif. La sortie de cet élément ballast est con nectée à une borne d'une résistance 2 de valeur R2 dont l'autre borne est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une autre résistance 3 de valeur R3. Le point de jonction de ces deux résistances est connecté à la base d'un transistor 4 de type NPN, appelé ci-après Q1' et à la base d'un transistor 5 également de type NPN, appelé ci-après Q2. L'émetteur du transistor 4 est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 6 de valeur R6, tandis que l'émetteur du transistor 5 est connecté au point commun de l'émetteur du transistor 4 et de la résistance 6, par une résistance 7 de valeur R. Le collecteur du transistor 4 est connecté à l'entrée de commande d'une premiere source de courant 8, par l'intermédiaire d'un amplificateur 8a destiné à la piloter, et à la sortie de cette source de courant, celle-ci étant couplée à une seconde source de courant 9 connectée au collecteur du transistor 5 et à l'entrée d'un amplificateur 10 destiné à piloter l'élément ballast 1. Le point 11 de connexion de l'élément ballast 1 et de la résistance 2 constitue la borne de sortie de la source de tension régulée. Les sources de courant 8 et 9 sont conçues de façon à débiter des courants respectifs I1 et I2 liés par la relation I1 = K12 avec K > 1 La tension au point de jonction des résistances 2 et 3 est prise comme tension de référence VREF du circuit. L'amplificateur 10 est choisi de façon à présenter une très forte impédance d'entrée. La régulation se produit donc lorsque le courant I2 est égal au courant collecteur du transistor 5, soit Dans les conditions de régulation, on a donc la relation IcQi = KICQ2 (1) ot ICQl est le courant de collecteur du transistor Le courant ICQl est également donné par la relation Coi où VBEQ1 est la tension base-émetteur du transistor Q1 Le courant ICQ2 peut également s'écrire oh EVBE est la différence des tensions base-émetteur des transistors Q1 et Q2' due au rapport des courants circulant dans ces deux trajets. Cette valeur peut être calculée à partir de la relation classique Elle possède un coefficient de température positif, alors que la tension VBE possède un coefficient de température négatif. En portant les relations (2) et (3). dans la relation (1) et en résolvant, on obtient Soient U les dérivées des tensions V par rapport à la température e telles que En dérivant la relation (5), on obtient Dans les montages classiques, dans lesquels on désire obtenir un coefficient de température nul, il suffit d'annuler cette dérivée. Mais, suivant l'invention, on vise à obtenir, pour le circuit, un coefficient de température déterminé pour la valeur UE. Ce coefficient de température est donné par la relation Ce coefficient porté dans la relation (6) donne relation qui, égalée à la relation (5), donne, après résolution Un choix empirique reste à faire quant à la valeur du courant I2 et du facteur K qui déterminent la valeur de la résistance R7. La valeur de la résistance R6 est alors obtenue par application de l'équation (9), tandis que la valeur de la tension VREF est obtenue par application de l'équation (5) ou de l'équation (8). La tension régulée à la borne 11 du circuit est donnée par la relation La Fig. 2 représente un mode de réalisation préféré d'une source de tension régulée à fort coefficient de température. Cette source, destinée à faire partie d'un circuit intégré, est alimentée par une source de tension continue (non représentée) dont le pole positif est connecté à la borne A et dont le polie négatif est connecté à la masse B. La borne A est connectée au collecteur d'un transistor 12 par l'intermédiaire d'une résistance 13 qui constitue, avec ce transistor, un élément ballast correspondant à l'élément 1 du circuit de la Fig. 1. Le point commun à la résistance 13 et au collecteur du transistor 12 est connecté à la masse par l'intermédiaire de deux résistances 14 et 15 branchées en série. La jonction de ces résistances est branchée à la base d'un transistor 16 et à celle d'un transistor 17 à émetteurs multiples, les collecteurs de ces transistors étant connectés respectivement aux collecteurs d'un transistor 18 à émetteurs multiples et d'un transistor 19. Les transistors 16 et 17 correspondent respectivement aux transistors 4 et 5 du circuit de la Fig. 1, tandis que les transistors 18 et 19 constituent respectivement les sources de courant 8 et 9 de ce circuit. Afin d'obtenir une valeur convenable de la tension de référence, un coefficient de proportionnalité K=9 a été choisi entre les densités de courant-des émetteurs des transistors 16 et 17. Les bases des transistors 18 et 19 sont connectées acol- lecteur du transistor 16 par l'intermédiaire du trajet émetteurs base d'un transistor 20 qui correspond à l'amplificateur 7 de la Fig. 1, le collecteur de ce transistor étant connecté à la masse. L'émetteur du transistor 16 est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 21 correspondant à la résistance 6 de la Fig. 1, tandis que les émetteurs du transistor 17 sont con nectés chacun à l'émetteur du transistor 16 par une résistance 22, 23, 24. Ces résistances correspondent à la résistance 7 de la Fig. 1. Elles sont mises en parallèle pour obtenir l'équivalent de R7 dans la relation (9). Les émetteurs du transistor 18 sont connectés à la résistance 13 par l'intermédiaire de résistances respectives 25, 26, 27, tandis que l'émetteur du transistor 19 est connecté à la résistance 13, par l'intermédiaire d'une résistance 28. Ces résistances améliorent l'impédance de sortie des transistors 18 et 19. Le collecteur du transistor 17 est connecté à l'entrée d'un amplificateur de Darlington formé de deux transistors 29,30, l'émetteur du transistor 30 étant connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 31, tandis que les collecteurs des transistors 29 et 30 sont connectés à la résistance 13. L'amplificateur de Darlington 29,30 et la résistance 31 correspondent à l'amplificateur 10 de la Fig. 1. La borne 33 constitue la borne de sortie de la source de tension régulée. Le fonctionnement de la source décrite en référence à la Fig. 2 est identique à celui de la source de la Fig. 1. REVENDICATIONS 1. Source de tension régulée à coefficient de température défini, caractérisée en ce qu'elle comprend un diviseur de tension (2,3) branché en série avec un élément ballast (1) aux bornes d'une source de tension non régulée et dont la borne intermédiaire dé fi- nit une tension de référence VREF, un premier transistor (4) alimenté par une première source de courant (8), un second transistor (5) alimenté par une seconde source de courant (9) couplée à la première source de courant (8), lesdits premier et second transistors (4,5) ayant leurs bases connectées à la borne intermédiaire dudit diviseur (2,3), l'émetteur du premier transistor (4) étant chargé par une première résistance (6), tandis que l'émetteur du second transistor (5) est chargé par ladite première résistance (6) en série avec une seconde résistance (7), la sortie de la seconde source de courant (9) étant connectée audit élément ballast (1), le rapport desdites première et seconde résistances étant déterminé par la relation If dans laquelle K = I est le rapport supérieur à 1 entre le courant de la seconde source de courant (9) et celui de la première source de courant (8), VBEQ1 est la tension base-émetteur du premier transistor (4), UBEQ1 est la dérivée de la tension VBEQ1 par rapport à la température, AVBE est la différence entre les tensions base-émetteur des premier et second transistors, AUBE est la UREF dérivée de AVBE par rapport à la température et aREF = V - est VREF le rapport entre la dérivée de la tension de référence VREF par rapport à la température et ladite tension de référence. 2. Source de tension suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites première et seconde sources de courant sont constituées respectivement par un troisième et un quatrième transistors (18,19) dont les bases sont connectées entre elles, le collecteur du troisième transistor (18) étant connecté au collecteur du premier transistor (16) et le collecteur du quatrième transistor (19) 'étant connecté au collecteur du second transistor (17), ledit troisième transistor étant un transistor à émetteurs multiples, les émetteurs des troisième et quatrième transistors (18,19) étant connectés a la sortie de la source par l'intermédiaire de résistances correspondantes (25,26,27,28). 3. Source de tension suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit second transistor (17) est un transistor à émetteurs multiples connectés chacun à ladite première résistance (21) par l'intermédiaire d'une résistance correspondante (22,23,24), ces dernières résistances en parallèle ayant une valeur équivalant à celle de ladite seconderésistance. 4. Source de tension suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite seconde source de courant est connectée à l'élément ballast par l'intermédiaire d'un amplificateur de pilotage constitué par un amplificateur de Darlington (29,30) associé à une résistance de charge (31).