Brevet FR2432247A1 — publié le 19800222

L'invention concerne un dispositif pour transformer un signal logique à deux niveaux en un signal à deux autres niveaux. Un tel dispositif trouve d'importantes applications, notamment il peut servir de circuit d'interface entre deux montages de circuits logiques de technologies différentes. Un dispositif de ce genre décrit dansa demande de brevet français nO 2 340 646, comporte un circuit d'entrée et un circuit de sortie alimentés respectivement par les sources d'alimentation des deux montages à technologies différentes entre lesquels il est disposé. La borne de sortie de ce dispositif connu est portée, en fonction des signaux logiques d'entrée, au potentiel de l'un ou l'autre pôle de la tension d'alimentation alimentant le circuit de sortie.Une telle excursion de la tension de sortie n'est pas toujours souhaitable; lorsqu'on utilise des montages faits, par exemple, en technologie LPCML (cette technologie est décrite dans la revue PHILIPS TELECOMMUNICATION REVIEW, volume 31, n0 4, pages 180-187), la différence de tension entre deux niveaux logiques est notablement inférieure à la valeur de la tension d'alimentation. Une excursion de tension égale à la tension d'alimentation ntest pas toujours nécessaire pour conserver une bonne immunité au bruit, et la réduction de l'excursion de tension favorise la rapidité de réponse des circuits logiques. L'invention propose un dispositif du genre mentionné dans le préambule ayant une réponse rapide et pouvant fournir des signaux de sortie à des niveaux convenables. Pour cela, un dispositif pour transformer un signal logique à deux niveaux en un signal à deux autres niveaux est remarquable en ce qu'il est constitué, d'une part, par un circuit de changement d'écart de niveau dont l'entrée reçoit le signal logique d'entrée et, d'autre part1 par un circuit de déplacement de niveau dont l'entrée est reliée à la sortie du circuit de changement d'écart de niveau et à la sortie duquel apparaissent les signaux logiques de sortie. La description suivante accompagnée des dessins ciannexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée; les dessins représentent: t A la figure 1, le schéma de principe d'un dispositif conforme à l'invention; A la figure 2, un schéma de réalisation d'un disposi tif conforme à l'invention; A la figure 3, un schéma de réalisation d'un autre dispositif conforme à l'invention. Aux deux bornes d'entrée 1 et 2 du dispositif montré à la figure i, on applique une tension "vo" susceptible de pren e dre deux valeurs V+ et V e e ces deux valeurs sont, par exemple, positives et telles que: vs A ces deux valeurs, on veut faire correspondre deux autres valeurs V+ et V que peut prendre une tension "vs" B 5 + s aux bornes de sortie 3 et 4; les valeurs V et Vs sont s s telles que: vs à la valeur V+ correspond la valeur V+ et, évidemment: e s à la valeur V correspond la valeur e e Conformement à l'invention, pour effectuer cétte cor respondance, le dispositif comporte un circuit de changement d'écart de niveau 5 qui, à une variation (V+ - Vc -), fournit a ses sorties 6 et 7 une tension qui varie d'une quantité égale à (v5 - Vs) et comporte aussi un circuit de déplacement de ni veau 8 qui permet d'aligner les niveaux de la tension aux sor ties 6 et 7 du circuit 5 aux niveaux requis par le circuit d'u tilisation (non représenté), ses entrées étant connectées aux bornes de sortie 3 et 4. Le circuit de changement d'écart de niveau 5 se com pose de deux diodes a seuil 10 et 11; les diodes 10 et 11 repré sentées à la figure 1 sont des diodes zener présentant respecti vement des seuils de tension égaux à Vd et à VD et tels que: d + d + Ve Les anodes de ces diodes sont reliées, par ltinter- médiaire d'une résistance i2, à une source de tension 15 four nissant une tension continue fixe égale à VB , la cathode de la diode 10 est connectée à la borne 1 et celle de la diode li à la borne 2. Le point commun aux anodes des diodes 10 et il constitue la sortie 6. I1 y a continuité électrique entre la sortie 7 et la borne 2. Le circuit 5 fonctionne de la manière suivante: Lorsque la tension "v " aux bornes 1 et 2 prend la e valeur ve , la diode 10 est rendue conductrice, le courant débité par la source fournissant la tension VB , traverse la résistance 12, la diode zener 10 et la charge que présente la sortie du circuit branché aux bornes 1 et 2. Comme la tension à la sortie 6 est inférieure à la tension de seuil VD de la diode 11, aucun courant ne traverse cette dernière diode: la tension à la sortie 6 a donc pour valeur Vd + Ve . e Lorsque la tension aux bornes 1 et 2 prend la valeur c'est , c'est la diode Il qui devient conductrice; la tension à la e sortie 6 prend alors la valeur rD de sorte que la diode 10 est bloquée puisque: V+e + Vd > VD. Pour un écart de niveaux de tension d'entrée égal à: Ve+ - V e le circuit fait correspondre, donc, un écart de niveaux de sortie égal à: v - (Vd + Ve) Le circuit 8 rajoute une tension V fixe à la tension A présente aux sorties 6 et 7 du circuit 5. Ainsi, en jouant sur ces différentes valeurs VD et Vd , d'une part, et sur la valeur VA s d'autre part, il est possible d'obtenir sur les bornes 3 et 4, des niveaux de tension convenant à toutes les technologies rencontrées en pratique, utilisées pour des montages de circuits logiques. La figure 2 représente un schéma de réalisation pratique d'un dispositif conforme à l'invention. Les éléments correspondant avec ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Les diodes 10 et il représentées à la figure 2 sont constituées respectivement par "1" et "n" diodes à jonctions normales, de sorte que: Vd = l. VEB VD = n. VEB VD = n. VEB ou VEB est la tension qui règne entre la cathode et l'anode d'une diode polarisée dans le sens direct. On a prévu, en plus, un transistor de type NPN dont le collecteur est connecté au pôle positif de la source de tension 15 dont l'émetteur est relié directement à la sortie 6 et, par l'intermédiaire d'une résistance 21, à la sortie 7 et dont la base est connectée au point commun des diodes 10 et 11. Ainsi monté, le transistor est toujours conducteur quelle que soit la valeur de la tension d'entrée (à condition, toutefois, que 1 > i et nez nez 1), de sorte que la tension à la sortie 6 est égale à la tension du point commun aux diodes 10 et il diminuée de la tension régnant entre l'émetteur et la base du transistor 20; cette dernière tension est aussi égale à VEB , en première approximation. Ce transistor 20 permet de diminuer les variations de courant débité par la source 15. En effet, lorsque le point commun aux diodes 10 et Il est au potentiel le plus bas, le courant traversant la résistance est le plus élevé; dans ce cas, la base du transistor est au potentiel le plus bas, un faible courant le traverse.Lorsque le point commun aux diodes 10 et il est au potentiel le plus élevé, le courant traversant la résistance 12 est faible et, comme le potentiel de la base est le plus élevé, un fort courant traverse le transistor 20. Le circuit de déplacement de niveau 8 comporte un transistor 25 de type NPN dont la base est connectée à la sortie 6, le collecteur au pôle positif de la source de tension 15 et dont l'émetteur est relié à une première extrémité d'un montage en série de "m" diodes portant la référence 26, la deuxième extrémité de ce montage étant reliée au pôle négatif d'une autre source de tension 27, par l'intermédiaire d'un dispositif d'interconnexion 28; de préférence, ce dispositif d'interconnexion sera constitué par un générateur de courant; le pôle positif de la source de tension 27 est connecté à la borne 3 et la deuxième extrémité du montage des "m" diodes montées en série est connectée à la borne 4. La valeur V A du déplacement de niveau de ce circuit 8 est égale à la différence de potentiel entre ces deux extrémités du montage de diodes 26 augmentée de la différence de potentiel entre- la base et l'émetteur du transistor, de sorte que: VA = (m + 1) VEB On remarquera que les diodes 26 sont constamment alimentées par un courant fixe quel que soit le niveau d'entrée. Ainsi, le circuit de déplacement de niveau n'est que peu concerné par des phénomènes de capacités parasites; il n'apporte qu'un retard minimum. Si on veut utiliser un tel dispositif comme interface entre un montage logique en technologie TTL et un montage logique en technologie LPCML, on prendra 1 = 1, n = 3, et m = I; on utilise des semi-conducteurs élaborés à partir du silicium, c'est à-dire:'iEB + 0,7 volt pour un courant de l'ordre du mA, la source de tension 27 fournissant une tension de 2 volts. On constate que les différents niveaux aux sorties 3 et 4 conviennent bien a la technologie LPCML. On rappelle que cette technologie s'alimente entre O et - 2 volts. Le niveau de tension correspondant au i logique est O volt et que le niveau de tension correspondant au "O" logique se situe vers - 250 mV, le seuil de commutation étant situé vers - 150 mV. Un autre exemple d'application est donné lorsqu'on veut utiliser un tel dispositif comme interface entre un montage de technologie flL alimenté entre + 5V et OV et un montage de technologie TTL alimenté entre OV et - 5V. Pour cet exemple, on prend 1 = l, n = 5, et m = 6, la tension fournie par la source 27 étant égale à 5 volts. Le dispositif montré à la figure 2 est conçu pour des niveaux de sortie inférieurs aux niveaux d'entrée correspondants. Le dispositif conforme à l'invention montré à la figure 3 permet d'obtenir des niveaux de sortie supérieurs aux niveaux d'entrée. Ce circuit se distingue du précédent par la constitution du circuit 8. Le transistor 25 que comporte ce circuit 8 est ici un transistor de type PNP, son collecteur est connecté à la borne 4, sa base à la sortie 6 du circuit 5. On retrouve le montage en série de m diodes portant la référence 26 dont la première extrémité est reliée, d'une part, à la borne de sortie 3 et, d'autre part, au pôle positif de la source de tension 27, par l'intermédiaire du dispositif d'interconnexion 28, la première extrémité étant reliée à l'émetteur du transistor 25, le pôle négatif de la source 27 est relié à la borne 4. En fonction de ce qui a été dit ci-dessus, il sera facile de déterminer les valeurs de "l", m et "n" en fonction des différentes technologies à adapter les unes aux autres. I1 est bien évident que les sources de tension 15 et 27 peuvent être les sources de tension d'alimentation des différents montages. On constatera que le fait que les différentes diodes10, 11, 26 soient formées par des montages en série de diodes "normales" amène l'avantage que l'ensemble des circuits décrits peut être réalisé très facilement en circuit intégré. REVENDICATIONS: t. Dispositif pour transformer un signal logique à deux niveaux en un signal à deux autres niveaux, caractérisé en ce qu'il est constitué, d'une part, par un circuit de changement d'écart de tension dont l'entrée reçoit le signal logique d'entrée et, d'autre part, par un circuit de déplacement de niveau dont l'entrée est reliée à la sortie du circuit de changement d'écart de tension et à la sortie duquel apparaissent les signaux logiques de sortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de changement d'écart de niveau est constitué à partir d'un premier dispositif limiteur de tension à une valeur VD connecté à une source de tension par l'intermédiaire d'un dispositif chuteur de tension et d'un deuxième dispositif limiteur de tension à une valeur Vd connecté entre une première borne d'entrée et le point commun a' une extrémité de ladite résistance et à une première extrémité du premier dispositif limiteur de tension1 la deuxième borne d'entrée étant connectée à la deuxième extrémité du premier dispositif limiteur de tension. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de déplacement de niveau est constitué par un dispositif limiteur de tension à une valeur VA parcouru par un courant débité par une source de tension. 4. Dispositif selon la revensication 2 ou 3, caractérisé en ce que les dispositifs limiteurs de tension sont constitués par des diodes zoner. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les dispositifs limiteurs de tension sont constitués par des diodes à jonction "normales". 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que dans le circuit de changement d'écart de niveau, il est prévu un transistor monté en collecteur commun dont la base est reliée audit point commun et dont l'émetteur en constitue la sortie. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que dans le circuit de déplacement de niveau, il est prévu un transistor monté en collecteur commun dont la base en constitue l'entrée et dont le trajet collecteur-émetteur est mis en série entre le dispositif limiteur de tension et la source d'alimentation. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que dans le circuit de déplacement de niveau, il est prévu un générateur de courant pour interconnecter le dispositif limiteur de tension avec la source de tension.