Brevet FR2478407A1 — publié le 19810918

2476'407. La présente invention concerne un oscillateur en dents de scie et notamment un oscillateur en dents de scie de construction simple. Les générateurs de courbe en dents de scie conrus ne peuvent générer une courbe en dents de scie présentant une bonne linéarité; en effet, les pointes des dents de scie obtenues à l'aide des générateurs en dents de scie connus sont émoussées. lia présente invention a pour but de créer un osciil lateur en dents de scie permettant d'obtenir une courbe en dents de scie ayant une bonne linéarité et qui soit de construc- tion simple. A cet effet, l'invention concerne un oscillateur de courbe en dents de scie comportant un montage en série formé d'un moyen de charge et d'un premier condensateur, avec en parallèle un condensateur dépendant de la tension ainsi qu'un moyen de décharge en parallèle sur le premier condensateur. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'une structure théori- que d'un oscillateur de courbe en dents de scie selon l'art antérieur. la figure 2 est un schéma de montage d'un exemple pratique d'un oscillateur de courbe en dents de scie selon l'art antérieur, suivant la figure 1. - les figures 3A, 3B, 3C sont des courbes servant à expliquer la présente invention. - la figure 4 est un schéma d'une structure théori- que d'un oscillateur de courbe en dents de scie selon l'invention. - la figure 5 est un schéma de branchement d'un exemple pratique de l'oscillateur de courbe en dents de scie selon la figure 4. - la figure 6 est une coupe schématique d'un semi- conducteur selon un exemple de l'invention. - la figure 7 est une vue en plan correspondant à la figure 6. _ les figures 8 et 9 sont des graphiques illustrant les caractéristiques servant à expliquer l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE DE MEALISATION PREFERENTIEL: Pour faciliter la compréhension de l'invention, on 2 2478407" décrira d'abord un oscillateur de courbe en dents de scie selon l'art antérieur en se reportant aux figures 1 et 2. La figure 1 montre la structure théorique d'un oscillateur de courbe triangulaire selon l'art antérieur servant à générer une courbe en dents de scie. Un condensateur C0 est chargé par une source de courant constant 10 branchée en série avec un interrupteur 20, en parallèle pour décharger le conden- sateur CO. La figure 2 montre une réalisation pratique d'un tel générateur de courbe triangulaire selon la figure 1. La figure 2 montre la source de courant constant 10 formée d'un transistor de type PNP '1 et d'un transistor de type PNP 12 montés en diodes pour fournir une tension de polarisation cons- tante à la base du transistor ll. Le circuit comporte également une résistance 13. Un courant I traverse le transistor 11. Dans cet exemple, le commutateur 20 est constitué par un transistor de type NPN. Pour le générateur de courbe triangulaire selon l'art antérieur, il est intéressant que l'impédance de sortie de la source de courant constant 10 soit infinie et que la capacité du condensateur C0 ne dépende pas de la tension. Si la condition ci-dessus est satisfaite, on obtient une courbe triangulaire ou en dents de scie comme tension de sortie Vc aux bornes du condensateur CO0 cette courbe présente une bonne linéarité comme le montre le tracé en trait plein à la figure 3A. - Toutefois en fait un condensateur qui ne soit pas dépendant de la tension peut se fabriquer facilement mais il est difficile d'avoir une impédance de sortie de la source de courant constant 10 qui soit infinie. En d'autres termes, si la source de courant constant 10 est formée du transistor 11, la tension d'entrée est relativement faible. C'est pourquoi lorsque la tension de sortie Vc augmente, le courant I qui passe dans le condensateur CO diminue. Il en résulte que la courbe de la ten- sion de sortie Vc devient telle que la partie supérieure de la courbe est émoussée comme le montre le tracé en pointillé à la figure 3A. La description ci-après concerne la présente inven- tion qui remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus. La présente invention repose sur le fait que la capacité de la jonction PN est dépendante de la tension, c'est-à- dire que lorsque la polarisation inverse appliquée à la tension PN augmente, sa capacité diminue. L'invention utilise le fait ci-dessus c'est-à-dire la capacité de la jonction pour obtenir une courbe triangulaire oa en dents de scie ayarnt une excellente linéarite o La figure 4 montre la structure théorique cde l'oscillateur de c urbe en dents de scie selon l'invention dans cette figure, on a utilisA les mnmes rqurences qu'a a figure 1 pour désigner les mPrmes élémaents dont la description l 0 ne sera pas rsprise, de fac=on à obtenir une courbe en dents de scie. Dans le montage de la figure 4, la jonction PM, Jc c'est-dire la capacité de jonction %C est branchee en parallèle sur l'élément capacitif C qui ne dépend pas de la o !5 tension - la source de courant constant de charge 10 est bran- châe en srie sutr le monta-e en parallèle de 'éleémernt capa.citif Coet de la capacit& Cj de 1P jonctoc u l'interrupteur de décharge 20 est branche en parallèle sur le monrtage en paralle&! c'est-à-dire l'élément ctapeacitif C Une réalisation pratique d'un oscillateur en dents de scie selon la figure 4 est représentée à la figure 5 en uti- lisant les mames références que celles des figures 4 et 2 pour désigner les mêmes éléments. selon la figure 5, la source de courant constant 1 se compose d'un transistor de type PEP Il et d'un transistor de type Pk1P 12; ce dernier transistor est branche en diode pour fournir une tension de polarisation cons- tante à la base du transistor Il e le circuit comporte égaloement une résistance 13. Un courant. traverse le transistor I1. Dans cet exemple, l'interrupteur 20 est constitué par un transistor de type PNP. Selon l'invention, pour régler la tension initiale du transistor 11 le cas échéant, on branche une résistance R. sur!'émetteur. Dans ce montage2 la resistance R2 est relme à l'émetteur du transistor 12. Lélément capacitif (condensateur) C qui ne dépend pas de la -ension est formé dunr sei-con&uc- o teur ayant également une jonction Jc de type PE. Les figures 6 et 7 montrent un exemple d'un semi- conducteur. Dans cet exemple, un support de type Pp 30 est formé par des couches 40X, 4/Y à croissance épitaxiale de type 1:. Sur la couche 40X, on forme une région de diffusion 51 de 4 2478407 type N sur laquelle on réalise une mince couche de diélectrique 52 par exemple en nitrure de silicium ou analogue. On réalise une électrode 53 sur la région 51 et une électrode 54 sur la couche de diélectrique 52. On obtient ainsi l'élément capacitif C0 qui n'est pas dépendant de la tension. On a une jonction PE, c ént"-e-le support 30 et- la cQpche 40X. Entre le support 30 et 1'lec- trode 54 respectivement à la masse, on a une jonction J de c type PN c'est-à-dire un élément capacitif de jonction Cj qui est branché en parallèle sur l'élément capacitif C, sans présen- ter de dépendance par rapport à la tension. En outresur la couche 40Y, on forme respectivement des régions de diffusion de type P, à savoir les régions lIE, lC, 12E, 12C pour avoir un transistor latéral Il de type PNP dont la région d'émetteur est formée de la région liE, dont la région de base est formée de la couche 40Y et dont la région de collecteur est formée de la région lC; on réalise également un transistor 12, latéral de type PNP dont la région d'émetteur est la région 12E, dont la région de base est la couche 40Y et dont la région de collecteur est la région 12C. Sur la couche 40Y, on réalise une région de diffusion 61 de type N+ pour brancher en sortie, une électrode de base; une électrode 62 est formée sur la région de collecteur llC du transistor il; une électrode 63 recouvre à la fois la région de collecteur 12C du transistor 12 et la région 61; une électrode 64 recouvre la région d'émetteur lE du transistor il et celle 12E du transis- tor 12. Les résistances Rl, R2 sont prévues respectivement de façon que les deux régions d'émetteur 1lE, 12E soient suffisam- ment larges et que l'électrode 64 soit réalisée d'un c5té de chacune des régions d'émetteur îlE, 12E comme cela est repré- senté aux figures et en particulier à la figure 7. Selon la figure 6, on a respectivement une région noyée 70 de type N+, une région de diffusion 80 de type pour l'isolation et une couche 90 de silice Sio2. Comme indiqué précédemment, il est difficile d'avoir une impédance de sortie infinie pour la source de courant constant 10. En d'autres termes, la tension initiale du transis- tor il est relativement faible. Ainsi lorsqu'on charge l'élé- ment capacitif total C avec le courant I à partir de la source de courant constant î0, à mesure que la tension de sortie Vc augmente, le courant I diminue. Si l'on suppose que la tension 247 8407 de la source d'alimentation soit égale à Vcc et que la tension Cc initiale du transistor 11 soit égale à VA, le courant I est donné par la formule suivante: I = (Vcc + V -Vc).... (1) Toutefois selon l'invention, l'élément de capacité totale C est formé de l'élément capacitif C qui ne dépend pas o de la tension et de l'élément capacitif CJ de la jonction; la capacité totale C est donnée par la formule suivante: C = C0 + CJ.... (2) Ainsi la capacité Cj et par suite la capacité totale C dépen- dent de la tension. En d'autres termes, lorsque la tension de sortie Vc augmente, la capacité C diminue. C'est pourquoi, si la tension initiale V du transistor 11 et la capacité Cj A c'est-à-dire la capacité C qui dépend de la tension, sont choisies de façon appropriée, la variation dans le temps de la tension de sortie Vc exprimée par la relation (3) suivante est rendue constante pour avoir une bonne linéarité: Ave (vc + VA - V) Io úLc i cc A c o i t C = c0 + c.... (3 Selon le graphique de la figure 8, si la capacité de jonction Cj est donnée par l'expression (4) suivante: -0,37 Cj = 5,8 V c pF.... (4) la capacité C0 est choisie égale à 56pF (CO = 56pF) et la tension d'alimentation Vcc est choisie égale à 12V (Vcc = 12 V); la variation dans le temps de la tension de sortie V est c calculée pour les différents cas d'une tension initiale VA égale V et 50V (V = 20V et VA = 50V); on obtient ainsi le V A Avc graphique de la figure 9. Dans ce graphique, la valeur de - - est égale à 1 lorsque la tension de sortie V est égale c lV(Vc = lV). Il ressort du graphique de la figure 9 que lors- que la capacité de jonction CJ dont la dépendance en fonction de la tension est donnée par l'expression (4), est ajoutée et 6 2478407 que l'on choisit la tension initiale VA égale 50V (VA = 50V), C variant de seulement de + 0,5 % dans la plage comprise enJre 1 et 3,5 V de la tension de sortie Vc, on améliore considé- rablement la linéarité. L'exemple ci-dessus de l'invention correspond au cas d'une source de courant constant servant à charger l'élément capacitif, l'interrupteur est prévu pour décharger l'élément capacitif et obtenir une courbe triangulaire ou en dents de scie comme cela est représenté en trait plein à la figure 3A. Toute- fois la présente invention peut s'appliquer avec le mg-me résul- tat au cas d'un interrupteur servant à charger et d'une source de courant constant servant à décharger de façon à obtenir une courbe triangulaire ou en dents de scie comme celle de la figure 3B; lorsqu'on a une source de courant prévue à la fois pour charger et décharger, on obtient la courbe triangulaire ou en dents de scie de la figure 3C. Dans ce cas, les sources de cou- rant constant sont réalisées à l'aide d'une résistance de forte valeur. 7 2478407 R EVENDi CA T IO N S 1 ) Oscillateur en dents de scie caractérisé en ce qu'il se compose du montage en série daun moyen de charge (12, R2, 13) et dtun premier condensateur (Co)9 d'un condensa- teur (Ce) dépendant de la tension, en parallele sur le premier condensateur (Co), ainsi que d'un moyen de décharge (20) branché en parallèle sur le premier condensateur (C 0)O ) Oscillateur selon la revendication 1, caract&= risé en ce que le premier condensateur (C) et le condensateur (Cj) dépendant de la tension sont réalisés sous la forme d'un même semi-conducteur. ) Oscillateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen de charge (12) et le moyen de décharge (20) sont des transistors. 4 ) Oscillateur selon la revendication 3 caracté- risé en ce que le premier condensateur (C o), le condensateur (Cj) dependarn de la tension, ie moyen de charge (12) et le moyen de décharge sont réalisés dans le m9me semi-conducteur0