Brevet FR2437028A1 — publié le 19800418

La présente invention concerne une source de courant constant intégrée suivant la technique MOS, comportant un premier transistor MOS, qui fonctionne à la saturation par application de potentiels fixes respectifs à une électrode de commande (grille) et à l'une des électrodes de sa voie commandée (voie-sourcedrain), et dont l'autre électrode de sa voie commandée délivre un courant constant par ltintermédiaire d'une sortie de la source de courant constant. Dans la technique MOS, les sources de courant constant sont réalisées habituellement par un transistor MOS fonctionnant dans le régime de la saturation et qui est de préférence un transistor du type à enrichissement dont la grille et la source sont placées à des potentiels fixes et dont le drain constitue la sortie de la source de courant. Une telle source de courant constant est connue par exemple d'après la revue "IEEE J. of Solid State Circuits, Juin 1976, pages 408 à 410. Dans une telle forme de réalisation d'une source de courant constant, la résistance interne dynamique et par conséquent le facteur de qualité dépendent de la longueur du canal du transistor MOS. Plus cette longueur est importante, plus le quotient différentiel du courant par la tension est faible. Il stensuit que la réalisation de sources de courant constant précises comportant par exemple une variation de courant de moins de IO/o pour une variation de 5 volts de la tension de sortie rend nécessaire des transistors MOS de très grande taille en raison des longueurs assez importantes pour le canal. Le besoin en surface, qui y est lié, est un inconvénient pour l'intégration. La présente invention a pour but d'indiquer une source de courant constant possédant un faible besoin en surface. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans une source de courant constant intégrée suivant la technologie MOS, du type indiqué plus haut, au moyen d'un second transistor MOS fonctionnant à la saturation, dont la voie commandée est raccordée eu série avec la voie commandée du premier transistor MOS et est raccordée à la sortie de la source de courant et dont la pente est supérieure à celle du premier transistor MOS. La pente du second transistor est réglée de préférence par le choix de la largeur de son canal. Par rapport à un seul transistor constituant la source de courant et pour lequel la longueur nécessaire du canal nécessite dans des cas pratiques un facteur d'accroissement de surface de l'ordre de 10, une source de courant constant réalisée conformément à l'invention ne nécessite qu'un facteur d'accroissement de surface de l'ordre de 2. D'autres caractéristiques et formes de réalisation de l'objet de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés deux formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 représente une forme de réalisation d'une source de courant constant conforme à l'invention. La figure 2 représente une forme de réalisation permettant de régler les potentiels de grille pour les transistors fonctionnant dans la source de courant constant. Conformément à la figure 1, une source de courant constant conforme à l'invention contient deux transistors MOS T1 et T2 qui sont de préférence des transistors du type à enrichissement et dont les voies source-drain sont branchées -en série, La source S du transistor T1 est placée au potentiel de référence, tandis que le drain D du transistor T2 est relié à une sortie-Ua de la source de courant constant.Les deux grilles des transistors T1 et T2 sont placées à des potentiels fixes respectifs UG1 et EG2 Pour réaliser une telle source de courant constant, il faut faire circuler un courant constant par l'intermédiaire des deux transistors T1 et T2, indépendamment de variations de la tension à la sortie Ua. Un cas dlutilisation pratique est par exemple celui où la tension aux bornes d'un condensateur doit etre mesurée. Le condensateur se décharge avec un courant constant par l'intermédiaire des deux transistors T1 et T2 de sorte que l'on obtient un processus linéaire de décharge et le temps de charge est de ce fait une mesure de la tension du condensateur. Dans le cas de la source de courant constant conforme à l1invention, le courant traversant le transistor T2 pour un potentiel de grille UG2 maintenu fixe, est déterminé par une tension U0 en un point de jonction 1 des deux transistors ainsi que par la ten sion de sortie U . Une variation de la tension de a sortie Ua provoque une variation de la tension U0 et par conséquent une variation du courant de sortie. Cette variation est cependant d'autant plus faible que la pente et par conséquent la conductivite du transistor T sont élevees par rapport à celles du transistor T1. Trace au choix de la pente et par conséquent de la conductivité par l'intermédiaire d'un réglage adéquat de la largeur du canal du transistor T par rapport au transistor T1, il est possible de réduire la dépendance du courant de sortie vis à vis de la tension de sortie, sans que le besoin en surface ne s'en trouve accru de façon nuisible. Les potentiels de grille UGl et UG2sont réglés de telle maniere qu'ils dépendent aussi peu que possible d'une tension d'alimentation les produisant et qu'ils sont aussi faibles que possible afin que les deux transistors T1 et T2 de la source de tension restent saturés jusqu'à une tension de sortie Ua aussi faible que possible. Ceci est obtenu conformément au montage de la figure 2 à l'aide de deux diviseurs de tension, qui sont constitués chacun par un transistor MOS branché en tant que résistance et un transistor MOS branché en tant que diode et sont chargés par une tension d'alimentation UDn. Les diviseurs de tension sont constitués de préférence chacun par un transistor de charge T4 ou T6 du type à appauvrissement (résistance) et par un transistor T3 ou T5 branché en série avec le précédent et qui est du type à enrichissement (diode). Les potentiels UG1 et UG2 sont choisis de manière que leur somme soit de l'ordre de grandeur de la plus petite tension intervenant à la sortie Ua de la source de courant. Pour une plage de tensions de sortie possédant une limite inférieure Ua (environ 1,5 volt), les deux conditions ci-dessus mentionnées pour les potentiels de grille UG1 et UG2 sont remplies par exemple grâce au fait que UG1 se situe environ à la valeur de UTE0+1 volt . UTEO désigne la tension de déclenchement des transistors du type à enrichissement T3 et T5 dans le cas d'une tension de polarisation de substrat de O volt. De ce fait la saturation des transistors T1 et T dela Source courant est garan 2 tie jusqu'à la limite inférieure de la tension de sortie. Lorsque les longueurs des canaux des transistors de charge T4 et T6 situés dans les diviseurs de tension sont choisis avec des valeurs adéquates, les potentiels de grille Ug1 et UG2 ne dé pendent pratiquement plus de-la tension d'alimentation UDD. Dans le cas d'un exemple de réalisation pratique, on a choisi pour la largeur W et la longueur L des canaux des transistors T1 à T6 les valeurs suivantes W L T1 20 40 T2 20 10 T3 80 10 T4 10 80 T5 20 10 T6 10 40 Alors on a obtenu, pour une tension d'alimentation UDD de 17 volts et un courant de sortie d'environ 0,35, pour des variations de.la tension de sortie Ua comprises entre 3 et 10 volts, une variation de courant d'environ # 0,03% et, pour une variation de la tension d'alimentation UDD entre 14 et 17 volts, une variation de courant d'environ + 0,05%. REVENDICATIONS 1) Source de courant constant intégrée suivant la technique MOS, comportant un premier transistor MOS, qui fonctionne à la saturation par application de potentiels fixes respectifs à une électrode de commande (grille) et à ltune des électrodes de sa voie commandée (voie source-drain), et dont l'autre électrode de sa voie commandée delivre un courant constant par l'intermédiaire d'une sortie de la source de courant constant, caractérisée par le fait qu'elle comporte un second transistor MOS (T2) fonctionnant à la saturation, dont la voie commandée est raccordée en série avec la voie commandée du premier transistor MOS (T1) et est raccordée à la sortie (Ua) de la source de courant et dont la pente est supérieure à celle du premier transistor MOS (T1). 2) Source de courant constant intégrée suivant la technique MOS selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pente du second transistor MOS (T1) est réglée au moyen du choix de la largeur de son canal. 3) Source de courant constant intégrée suivant la technique MOS selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les transistors MOS (T1, T2) sont des transistors du type à enrichissement, dont les grilles sont placées à un potentiel fixe, et que le premier transistor MOS (T1) est raccordé par sa source à un potentiel fixe, à savoir de préférence un potentiel de référence (la masse). 4) Source de courant constant intégrée suivant la technique MOS selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des diviseurs de tension (T3, T4; T5, T6) permettant de régler le potentiel de grille des deux transistors (T1, T2) de la source de courant à des valeurs dont la somme est de l'ordre de grandeur de la plus petite tension intervenant à la sortie (Ua) de la source de courant. 5) Source de courant constant intégrée suivant la technique MOS selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les diviseurs de tension (T3, T4; T5, T6) \ sont constitués chacun par un transistor MOS (T4; T6) du type à appauvrissement, possédant un canal de grande longueur et qui est branché en tant que résistance et est chargé par une tension d'alimentation (UDD3, et par un transistor MOS (T3; T5) du type à enrichissement, qui est branché en tant que diode et qui est raccordé en série avec le transistor précédent, les potentiels de grille (UG1 et UG2) pour les transistors (T1, T2) de la source de courant étant prélevés au point de Jonction des transistors des diviseurs de tension.