Brevet FR2439427A1 — publié le 19800516

La présente invention concerne le domaine de la radioélectricité, et plus particulièrement, un montage de sources de courant stabilisées. L'invention peut trouver son application, en tant que source de courant stabilisée, dans des circuits intégrés utilisés dans les moyens de calcul, de mesure, radar et de la technique impulsionnelle. En radio-électricité, on utilise le plus souvent des montages de sources de courant qui comportent une résistance et une source de tension. Ces montages de sources de courant contiennent un nombre limité de composants, par exemple, une résistance par source de courant. Pourtant, elles sont caractérisées par une forte dépendance courant-variation de tension. Outre cela, afin d'accroître leur résistance interne, on utilise une haute tension d'alimentation de façon à maintenir la valeur du courant constante lors de la variation des niveaux de tension de signal. Ceci provoque une grande consommation de puissance, et une résistance de grande valeur nominale occupera toujours une place importante dans un circuit intégré. Â l'heure actuelle, on utilise largement des sources de courant stabilisées dont les sources de courant sont des transistors. Dans ces montages, la stabilisation de la valeur du courant est réalisée à l'aide d'un bloc de stabilisation. Il existe un montage de sources de courant stabilisées comportant un nombre relativement faible de composants, par exemple, un transistor pour une source de courant. Pourtant, de telleE sources sont caractérisées par une stabilisation médiocre du courant qui dépend fortement de la variation de la tension d'alimenstation, de la température et de la dispersion technologique des caractéristiques tension-intensité des transistors. Il existe encore un montage de sources de courant stabilisées. Ce montage comporte un nombre limité de composants, par exemple un transistor multicollecteur joue le rôle de deux à quartz sources de courant. Pourtant, ces montages sont caractérisés par une stabilisation médiocre des sources de courant. Le courant des sources de courant dudit montage dépend sensiblement du gain fi des transistors, de la variation de la tension des sources d'alimentation et de la température. Il existe un autre montage de sources de courant stabilisées. Ce montage comporte des sources de courant transistor résistance et un bloc de stabilisation sur la sortie duquel sont branchées les bases des transistors des sources de courant, les émetteurs de ces derniers étant reliés à travers une résistance, à un conducteur commun. Les collecteurs des transistors servent de sorties des sources de courant. Ce montage est caractérisé par une faible dépendance du courant vis-à-vis des paramètres des transistors, cette dépendance étant d'autant plus faible que la valeur e de la résistance augmente. Pourtant, il comporte un grand nombre de composants, c'està-dire, une résistance et un transistor par source de courant. En outre, chaque source de courant est réalisée dans un compartiment séparé isolé. Outre cela, les sources de courant sont caractérisées par une faible stabilité aux variations de température et de la tension d'alimentation. L'invention vise à fournir un montage de sources de courant stabilisées, dont une nouvelle conception permettrait de réduire le nombre de composants et de régions isolées dans les circuits intégrés ainsi que d'accrottre la stabilité des sources de courant. Elle a donc pour objet un montage de sources de courant stabilisées qui comporte des transistors dont les bases sont branchées sur un bloc de stabilisation et dont les collecteurs sont branchés sur des éléments radio, caractérisé en ce qu'on utilise comme transistors n transistors multicollecteurs, chacun ayant m collecteurs, un des m collecteurs de tout transistor étant branché sur une première borne d'une résistance de charge, dont la deuxième borne est branchée sur un premier conducteur commun et en ce que le bloc de stabilisation comporte une source de tension étalon, un amplificateur et un circuit de comparaison dont une entrée est branchée sur la sortie de la source de tension étalon, dont l'autre entrée est branchée sur la première borne de la résistance de charge et dont la sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur, alors que la sortie de l'amplificateur est reliée aux bases des transistors multicollecteurs, les émetteurs de ceuxci étant branchés sur un deuxième conducteur commun. L'invention permet de créer des grands circuits intégrés à haut niveau d'intégration, en augmentant ainsi, le rendement des ordinateurs. L'invention ressortira de la description d'un exemple d'exécution représenté aux dessins annexés sur lesquels la Fig. 1 représente un schéma de montage des sources de courant stabilisées, suivant l'invention la Fig. 2 représente le schéma électrique d'un bloc de stabilisation, suivant l'invention. Le montage de sources de courant stabilisées comporte des sources de courant utilisant des transistors multicollecteurs 1I ... 1n (Fig. 1) dont chacun a m collecteurs branchés sur des éléments radio-électriques 2 et un bloc de stabilisation 3. le bloc de stabilisation 3 comporte une source de tension étalon 4, un circuit de comparaison 5 et un amplificateur 6. Une entrée 7 du circuit de comparaison 5 est branchée sur la sortie de la source de tension étalon 4, et une entrée 8 de ce circuit est branchée sur une première borne d'une résistance de charge 9. Sur la première borne de la résistance de charge 9 est également branché l'un des m collecteurs de chacun des n transistors multicollec teurs 1I... 1 .L'autre borne de la résistance de charge 9 est n branchée sur un conducteur commun 10. la sortie du circuit de comparaison 5 est reliée à l'entrée de l'amplificateur 6. Une sortie 11 de l'amplificateur 6 est branchée sur les bases des transistors multicollecteurs 11...1n dont les émetteurs sont branchés sur un conducteur commun 12. Sur la Fig. 2 on a représenté le schéma électrique du bloc de stabilisation 3 qui comporte des résistances 13, 14, des étages de polarisation du niveau des tensions d'entrée utilisant les amplificateurs à émetteur asservi, un premier amplificateur à émetteur asservi comportant un transistor 15, une résistance 16 et un deuxième amplificateur à émetteur asservi comportant un transistor 17 et une résistance 18, un amplificateur différentiel destiné à la comparaison des tensions et à l'amplification en tension et comportant des transistors 19,20 et des résistances 21,22, un amplificateur de courant qui tient le rale d'un troisième amplificateur à émetteur asservi à transistor 23 et une résistance 24. Les résistances 13,14 sont mises en série, la résistance 13 étant branchée sur le conducteur commun 10 et la résistance 14, sur le conducteur commun 12. le point de connexion des résistances 13,14 est branché sur la base du transistor 15 dont le collecteur est relié au conducteur commun 10 et dont l'émetteur est branché sur la base du transistor 20 et, à travers la résistance 16, sur le conducteur commun 12. L'émetteur du transistor 20 est relié à l'émetteur du transistor 19 et, à travers la résistance 21, au conducteur commun 12. Le collecteur du transistor 20 est relié à la base du transistor 23 et, à travers la résistance 22, au conducteur commun 10. Le collecteur du transistor 19 est branché sur le conducteur commun 10, sa base est reliée à l'émetteur du transistor 17, et à travers la résistance 18, au conducteur commun 12. Le collecteur du transistor 17 est relié au conducteur commun 10, sa base est reliée à l'un des m collecteurs de chacun des n transistors multicollecteurs 11...1n (Fig. 1) et, à travers la résistance de charge 9, au conducteur commun 10. Le collecteur du transistor 23 (Fig. 2) est branché sur la barre commune 10, l'émetteur est relié aux bases des n transistors multicollecteurs 11...1n (Fig.1) et, à travers la résistance 24 (Fig. 2) au conducteur commun 12. Les résistances 13, 14 sont utilisées pour la réalisation de la source de tension étalon 4 (Fig. 1). Les transistors 15 (Fig. 2), 17,19,20 et les résistances 16,18,21,22 constituent le circuit de comparaison 3 (Fig. 1). L'amplificateur 6 comporte les transistors 19 (Fig. 2), 20,23 et les résistances 21,22,24. On va examiner le fonctionnement des sources de courant stabilisées. Le courant des sources de courant est déterminé par la valeur de la tension de la source de tension étalon 4 (Fig. 1). Cette tension est appliquée à l'entrée 7 du circuit de comparaison 5. L'entrée 8 du circuit de comparaison 5 est attaquée par la tension fournie par la résistance de charge 9. Par suite de la variation du gain en courant)3 des transistors multicollecteurs 1î... 1n' de la variation de la température, de la tension d'alimentation, la tension sur la résistance de charge 9 varie, c'est à-dire, qu'elle devient plus ou moins grande que la tension de la source de tension étalon 4, ce qui fait apparaître à la sortie du circuit de comparaison 5 un signal différentiel amplifié par l'amplificateur 6 et appliqué aux bases des transistors multicollecteurs 11 ... 1n en modifiant la tension sur la résistance de charge 9, c'est-à-dire, en l'augmentant ou en la diminuant.Lorsque la tension proportionnelle au courant dans la résistance de charge 9 est égale à la tension de la source de tension étalon 4, le signal différentiel à la sortie du circuit de comparaison 5 est égal à zéro. Alors, le courant de la source de courant comportant le transistor multicollecteur 1n devient proportionnel à la tension de la source de tension étalon 4. Le courant des sources de cou rant comportant en n - 1 transistors multicollecteurs 11...1n devient, par suite de l'identité des paramètres des transistors, caractéristique propre aux circuits intégrés, égale au courant passant dans la résistance de charge 9. L'utilisation des transistors multicollecteurs permet de remplacer la source de courant 4 qui comporte huit composants, occupant quatre régions isolées dans les circuits intégrés, par un seul transistor multicollecteur qui n'exige pas de région isolée. Ceci permet d'élever le degré d'intégration des circuits intégrés à intégration poussée. La variation de la température, les variations identiques des paramètres des transistors 15 (Fig. 2) 17, 19, 20, 23 et des transistors multicollecteurs 11...1n (Fig. 1), avec un gain K de l'amplificateur 6 élevé et sa résistance de sortie faible, n'influent pratiquement pas sur la variation du courant des sources de courant stabilisées, c'est-à-dire que ces variations diminuent de K fois grâce à l'amplificateur 6. Ainsi, l'utilisation de cette invention permet d'accrottre le degré d'intégration des circuits intégrés à integration très poussée, ainsi que la stabilité des sources de courant. Ensuite, on va examiner en détail le fonctionnement du montage électrique du bloc de stabilisation 3 (Fig. 2). La tension prélevée sur le point de connexion des résistances 13, 14 est appliquée à l'entrée du premier amplificateur à émetteur asservi constitué par le transistor 15 et la résistance 16. Cette tension ne dépend pratiquement pas de la variation de la température. Depuis la sortie de cet amplificateur à émetteur asservi la tension est appliquée à l'une des entrées de l'amplificateur différentiel à transistors 19, 20 et à résistances 21, 22. La tension prélevée sur la résistance de charge 9 (Fig. 1) est appliquée à l'entrée du deuxième amplificateur à émetteur asservi constitué par le transistor 17 (Fig. 2) et la résistance 18. La tension fournie par la sortie du deuxième amplificateur à émetteur asservi est appliquée à l'autre entrée de l'amplificateur différentiel. L'utilisation des amplificateurs à émetteur asservi aux entrées de l'amplificateur différentiel permet d'accroître son gain en tension et d'augmenter le tronçon linéaire de sa caractéristique entrée-sortie en tension ainsi que de le protéger contre l'intervention dans le domaine de la saturation dans le cas d'une large gamme de variation des facteurs déstabilisants. L'amplificateur différentiel réalise les fonctions de comparaison des tensions et d'amplification en tension. A l'aide des résistances 21, 22 on choisit un régime de fonctionnement de l'amplificateur différentiel et son gain. la tension fournie par la sortie de l'amplificateur différentiel est appliquée à l'entrée du troisième amplificateur à émetteur asservi constitué par le transistor 23 et la résistance 24. La tension fournie par la sortie de cet amplificateur à émetteur asservi est appliquée aux bases des n transistors multicollecteurs 11... 1n (Fig. 1). Le troisième amplificateur à émetteur asservi assure une faible résistance de sortie de l'amplificateur différentiel ce qui permet de réduire l'influence de la variation du gain des transistors multicollecteurs 11... 1n sur la variation de la valeur de courant des sources de courant stabilisées comportant ces transistors 1î...1 n Un tel bloc de stabilisation 3 possède un gain impor- tant, une faible résistance de sortie et une haute capacité de charge. Sur la sortie du bloc de stabilisation 3 on peut brancher jusqu'à dix transistors multicollecteurs 11... 1n c'est-à-dire, jusqu'à quarante sources de courant. il permet de stabiliser les sources de courant dans une large gamme de variation des paramètres des transistors et de la température. L'invention permet de réduire le nombre de composants et de régions isolées dans les grands circuits intégrés et d'accroître simultanément la stabilité des sources de courant. REVENDICAtION Montage de sources de courant stabilisées qui comporte des transistors dont les bases sont branchées sur un bloc de stabilisation et dont les collecteurs sont branchés sur des éléments radio-électriques, caractérisé en ce qu'on utilise comme transistors, n transistors multicollecteurs, chacun ayant m collecteurs, l'un des m collecteurs de chaque transistor étant branché sur la première borne d'une résistance de charge dont la deuxième borne est branchée sur un premier conducteur commun, le bloc de stabilisation comportant une source de tension étalon, un amplificateur et un circuit de comparaison dont une entrée est branchée sur la sortie de la source de tension étalon, dont l'autre entrée est branchée sur la première borne de la résistance de charge et dont la sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur, la sortie de l'amplificateur étant reliée aux bases des transistors multicollecteurs dont les émetteurs sont branchés sur un deuxième conducteur commun.