Brevet FR2427662A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne les dispositifs à chaîne de seaux, et plus particulièrement un circuit de sortie pour dispositifs à chaîne de seaux du type à transistors# à effet de champ à grille isolée, ou chaîne de seaux MOS. On connaît des circuits de sortie# pour dispositifs à chaîne de seaux formée de transistors à effet de champ à grille isolée qui comportent un transistor terminal ainsi qu un transistor- de sortie en montage de source suiveuse tels que mentionnés dans la présente invention. On consultera à ce sujet la revue technique américaine "IEEE Journal of Solid State Circuits" d'octobre 1972 et Avril 1973, respectivement p. 421 à 425 et 157 à 168. Selon cette technique connue, les dispositifs à chaîne de seaux MOS sont constitués par des transistors ayant le même type de conductivité, soient des transistors à canal N ou des transistors à canal P fonctionnant dans le mode à enrichissement, connectés en série par leur circuit drainsource et dont les drains et les grilles sont individuellement shuntés par un condensateur, les grilles des transistors de numéro impair étant commandées en commun par un premier signal d'horloge, de préférence rectangulaire, et les grilles des transistors de numéro pair étant commandées en commun par un deuxième signal d'horloge, de même fréquence et de préférence rectangulaire, dont les impulsions efficaces se trouvent dans l'intervalle des impulsions efficaces du premier signal d'horloge. On se reportera à la figure 1 annexée sur laquelle on voit les transistors de numéro pair TO, T2, le transistor de numéro impair TI, le pénultième transistor de retard# Tm et le dernier transistor de retard Tn, ainsi que les condensateurs associés CO, C1, C2, Cm, Cn et les deux signaux d'horloge F1 et F2 Sur la figure 1, le circuit de sortie est constitué par le transistor terminal susmentionné Ta qui, par son circuit drain-source, est connecté en série avec celui du dernier transistor de retard Tn. La grille du transistor Ta reçoit le signal d'horloge auquel est connecté le pénultième transistor de retard Tm, donc le signal d'horloge F1.La grille du transistor de sortie Tb, qui fonctionne en circuit de source suiveuse, est couplée au point interconnectant les circuits drain-source du transistor terminal Ta et du dernier transistor de retard Tn. Le drain du transistor de sortie Tb ainsi que le drain du transistor terminal Ta sont connectés à la tension d'alimentation constante UB. La source du transistor de sortie Tb est connectée à la sortie A du dispositif à chaîne de seaux MOS dont# l'entrée E sert de source au transistor d'entrée TO. Dans le circuit de sortie de type connu, le signal retardé est contenu dans une enveloppe dont la courbe correspond à la tension de la fréquence d'horloge. Coté positif de la tension de la fréquence d'horloge, La courbe de l'enveloppe est orientée dans la même direction que du côté negatif, autrement dit, la tension sur la sortie A du dispositif représente un signal en forme de bande dont la largeur est constante et qui varie simplement au rythme de la courbe de l'enveloppe, donc du signal retardé, dans le même sens, ou la même orientation, vers le haut et vers le bas (Fig. 2) le signal d'horloge proprement dit est indiqué par la partie hachurée. On peut, à l'aide de filtres passe-bas prévus à cet effet, supprimer la tension de la fréquence d'horloge dans ce signal en forme de bande ; la pratique a toutefois montré que la tension de la fréquence d'horloge occupe une proportion tellement considérable dans l'ensemble du signal que le filtrage entraîne des difficultés. L'objet de la présenté invention est donc de prévoir un circuit de sortie pour dispositif à chaîne de seaux du type MOS dans lequel la proportion de la tension d'horloge soit réduite, de meme que la dérive en courant continu du signal de sortie, par rapport au circuit de type classique. On va procéder maintenant à une description plus détaillée du circuit de la présente invention à l'aide des figures 3 et 4. Dans l'exemple de réalisation présenté par la figure 3, on voit, tout comme sur la figure 1, plusieurs étages d'un circuit à chaîne de seaux, soient l'étage d'entrée constitué par le transistor TO et le condensateur CO, les deux premiers transistors de retard T1, T2, le pénultième transistor de retard Tm et le dernier transistor de retard Tn avec leurs condensateurs associés Cl, C2, Cm et Cn. Le condensateur CO est connecté au point zéro du circuit, c'est-à-dire à la terre.Comme dans le circuit classique de la figure 1, le circuit drainsource du transistor terminal Ta est disposé en série avec le circuit drainsource dU dernier transistor Tn, son électrode de drain étant connectée à la tension constante d'alimentation UB et sa borne de grille étant, contrairement à ce qui se passe dans le circuit de type classique, connectée par l'intermédiaire d'un condensateur supplémentaire Cz, au signal d'horloge Fl, qui commande également le pénultième transistor de retard Te. En outre, entre la grille du transistor terminal Ta et la tension constante d'alimentation U , est disposé un transistor Td connecté à la manière d'une diode, son drain D et sa grille étant à cet#eff et directement interconnectés et recevant la tension constante d'alimentation Tout comme dans le circuit de la figure 1, au point interconnectant les circuits drain-source du dernier transistor de retard Tn et du transistor terminal Ta, est connectée la borne de grille du transistor de sortie Tb, cette même borne étant cette fois connectée à travers le condensateur Cn à la borne source du transistor Tb, donc à la sortie A. Dans l'exemple de réalisation représenté par la figure 3, la borne du condensateur Cn côté grille, n'est donc plus connectée à la grille du transistor associé Tn. Grâce à l'introduction du condensateur supplémentaire Cz dans le circuit de commande d'entrée du transistor terminal Ta, ce transistor, chaque fois que le signal d'horloge F1 atteint son amplitude U, et du fait que sa grille est alors connectée à la somme des tensions UB + U, est si fortement amené à saturation que le point d'interconnexion des circuits drain-source du dernier transistor Tn et du transistor terminal Ta vient pratiquement au potentiel de la tension d'alimentation UB. En conséquence, à ces instants-là, et contrairement à ce qui se produit dans le circuit classique connu, ce n'est pas le signal d'horloge dans toute son amplitude, mais seulement un signal d'horloge limité à ce potentiel constant qui apparaît sur ce point particulier dtinterconnexion, ce qui est la condition première pour pouvoir réaliser la réduction souhaitée de la proportion du signal d'horloge dans le signal de sortie. Ainsi, on voit sur la figure 4 que la limitation dans la partie supérieure de la "bande" du signal de sortie (Fig. 2) détermine une ligne droite horizontale. Par ailleurs, si, comme prévu par l'invention, on supprime la liaison entre le condensateur Cn associé au dernier transistor de retard Tn et la grille du même transistor Tn, et si l'on connecte côté grille la borne du condensateur Cn à la source du transistor de sortie Tb, on obtient ce qui suit : on suppose que le condensateur Cn jouant le rôle du dernier dispositif d'emmagasinage de charge (seau) a approximativement la même capacité que les autres condensateurs Cl ... Cm. Par ailleurs, on suppose que l'amplitude du signal au niveau de la grille du transistor de sortie Tb est aussi grande que possible. Ces deux exigences ne peuvent toutefois pas être amenées à concorder si, comme l'a tout d'abord considéré l'inventeur, la borne coté grille du condensateur Cn est connectée à la terre.Par contre, si la borne côté grille, du condensateur Cn est connectée à la source du transistor de sortie Tb, on obtient la forte amplitude de signal désirée sur la grille de ce transistor, ainsi que la capacité requise pour le condensateur Cn en rapport avec les capacités des circuits extérieurs connectés à la sortie A et qui, sur la figure 3, sont indiquées par le condensateur C connecté à la terre. Si, pendant que le signal d'horloge F2 atteint son amplitude U, la charge du condensateur Cm doit être transférée dans le condensateur Cn grâce au fait que le transistor Tn devienne conducteur, au début, du fait des capacités extérieures C, le potentiel de la source du transistor de sortie Tb reste constant jusqu'à ce que le transfert de charge du condensateur Cm dans le condensateur Cn ait été réalisé, et ce n'est qu'après cela que le transistor de sortie Tb, du fait de sa fonction de source suiveuse, peut transférer à la sortie A la variation de tension présente sur sa grille. L'effet du condensateur Cn en combinaison avec les capacités des circuits extérieurs C peut donc valablement être comparé à l'effet dtune capacité "bootstrap". - En outre,- la courbe subsistante de l'enveloppe s'avère présenter une plus grande amplitude qu'aucune des deux courbes du circuit de type connu. il reste bien évident que la description qui précède n'a été faite qu a titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Circuit de sortie pour dispositif à chaîne de seaux formée de transistors à effet de champ à grille isolée (MOS) fonctionnant dans le mode à enrichissement et du même type de conductivité (soit un canal N, soit un canal P) lesdits transistors étant connectés en série par leur circuit drainsource, la grille et le drain de chacun d'eux étant shuntés par un condensateur, et les grilles des transistors de numéro impair étant commandées en commun par un premier signal d'horloge, de préférence rectangulaire, tandis que les grilles des transistors de numéro pair sont commandées en coniaun par un deuxième signal d'horloge de même fréquence, de préférence rectangulaire, dont les impulsions efficaces se trouvent dans l'intervalle des impulsions efficaces du premier signal d'horloge, ledit circuit de sortie comportant un transistor terminal fonctionnant dans le mode à enrichissement et du même type de conductivité qui, par son circuit drain-source, est connecté en série avec le dernier transistor de retard du dispositif à chaîne de seaux MOS, la grille du transistor terminal se voyant appliquer le signal d'horloge auquel est connecté le pénultième transistor de retard tandis que son drain se voit appliquer une tension d'alimentation constante, et comportant un transistor de sortie dans une configuration en source suiveuse, dont la grille est connectée au point d'interconnexion du dernier transistor de retard et du transistor terminal tandis que son drain se voit appliquer la tension d'alimentation constante, ledit circuit de sortie étant caractérisé par le fait que la borne, côté grille, du condensateur (Cn) associé au dernier transistor de retard (Tn) n'est pas connectée à la grille de ce dernier mais à la source du transistor de sortie (Tb), que la grille du transistor terminal (Ta) est couplée par l'intermédiaire d'un condensateur supplémentaire (Cz) au même signal d'horloge (F1) que le pénultième transistor de retard (Tm), et que le drain du transistor terminal (Ta) est connecté à la grille d'un transistor (Td) fonctionnant dans le mode à enrichissement, du même type de conductivité, et utilisé comme une diode du fait que l'on a relié directement et son drain et sa grille. 2 - Circuit de sortie pour dispositif à chaîne de seaux, caractérisé par le fait qu'il comprend un transistor de sortie ayant une source, un premier condensateur associé au dernier transistor de retard de la chaîne et ayant l'une de ses bornes du côté de la grille de ce dernier transistor, ledit condensateur étant connecté à la source du transistor de sortie ; un transistor de retard ; un condensateur de source pour l'application d'un signal d'horloge à la grille du transistor terminal de la chaîne de seaux un pénultième transistor de retard connecté au signal d'horloge ; enfin, un transistor fonctionnant dans le mode à enrichissement et du même type de conductivité, connecté à la manière d'une diode du fait que l'on a relié directement son drain et sa grille, la grille duquel est connecté le drain du transistor terminal.