Brevet FR2483706A1 — publié le 19811204

-1- "CIRCUIT AMPLIFICATEUR INTEGRE A SUPPRESSION D'AMPLIFICATION DE TENSION CONTINUE" L'invention concerne un circuit amplificateur intégré comportant un premier et un deuxième transistor dont les bases sont reliées à des entrées de ce circuit amplifica- teur, dont les émetteurs sont interconnectés et dont les collecteurs enfin sont reliés d'une part à une sortie du circuit amplificateur chargé par une impédance de sortie et d'autre part à une borne d'alimentation à travers un circuit de charge, tandis que pour accentuer l'amplifica- tion des fréquences les plus élevées, ledit circuit de charge comporte un troisième et un quatrième transistor dont-le type de conduction est le même que celui des pre- mier et deuxième transistors, le trajet de courant princi- pal du troisième transistor étant branché en série avec le trajet de courant principal du premier transistor et le trajet de courant principal du quatrième transistor étant branché en série avec le trajet de courant principal du deuxième transistor, du fait que l'émetteur du troisième transistor est raccordé au collecteur du premier transistor et que l'émetteur du quatrième transistor est raccordé au collecteur du deuxième transistor, tandis que le collecteur du troisième transistor est raccordé à ladite borne d'alimen- tation à travers une première impédance, et que le collec- teur du quatrième transistor est raccordé à ladite borne à travers une deuxième impédance, une troisième impédance étant incorporée dans le circuit de base du troisième tran- sistor, et une quatrième impédance étant incorporée dans le circuit de base du quatrième transistor. Un tel circuit amplificateur est connu d'un article de J. Choma dans la publication 'IEE Proceeding", Volume 127, -2- n0 2, pages 61 à 66, parue en Avril 80, intitulé: "Actively peaked broad-banded monolithic amplifier"; voir en particu- lier la figure 7. Dans le cas d'un tel circuit amplificateur, le caractère inductif de l'ensemble formé par les troisième et quatrième transistors et les troisième et quatrième impé- dances incorporées dans les circuits de base de ces transis- tors est mis à profit pour obtenir, à des fréquences déter- minées,un accroissement de l'amplification afin de compenser des pertes d'amplification aux fréquences élevées dues aux propriétés des transistors et aux capacités parasites, ledit caractère inductif étant même utilisé pour obtenir, à des fréquences déterminées l'augmentation brusque du coefficient d'amplification de l'étage d'amplification. Les bases desdits troisième et quatrième transistors sont en outre connectées à un point de potentiel constant à travers lesdites troisième et quatrième impédances. Pour différentes applications d'amplificateurs haute fréquence, telles les applications dans les circuits d'ac- cord équipant par exemple des récepteurs de télévision, il est indésirable que l'amplificateur donne lieu à une amplifi- cation basse fréquence. L'amplification de tension continue et basse fréquence a comme conséquence que des tensions con- tinues d'entrée éventuelles, provoquées par les dissymétries du fonctionnement des premier et deuxième transistors ou par des circuits qui précèdent les premier et deuxième transis- tors apparaissent amplifiées à la sortie, de sorte qu'un -couplage galvanique avec un circuit suivant a entrée diffé- rentielle devient difficile à réaliser. Une solution à cela est l'établissement d'un couplage capacitif avec le circuit suivant, ce qui toutefois présente les inconvénients que le circuit intégré doit être muni de broches de connexion sup- plémentaires pour la connexion des deux condensateurs indis- pensables dans le but en question, que le circuit amplifica- teur doit comporter des composants extérieurs, que ceci a comme conséquence une influence parasite en haute fréquence, et que de ce fait le risque d'instabilité de fonctionnement -3- augmente. Une autre solution possible est la suppression de l'amplification de tension continue à laide d'une contre- réaction basse fréquence établie à travers un réseauRC àéla- borer au moins en partie à l'extérieur du circuit amplifica- teur, ce qui conduit à des inconvénients similaires à ceux cités ci-dessus. Les inconvénients cités ci-dessus ont comme conséquence que sur un mêime substrat semiconducteur, il est difficile de combiner des amplificateur sensibles en haute fréquence avec d'autres circuits, par exemple des diviseurs de fréquence destinés à des unités d'accord utilisées en télévision. Lors de la combinaison desdits amplificateurs avec d'au- tres circuits sur un même substrat semiconducteur, il est en outre important de maintenir aussi réduit que possible le nombre de composants nécessaireset de maintenir minimale la dissispation d'énergie. L'invention a pour but de procurer un circỉt amplifica- teur qui appartient au genre mentionné dans le préambule mais dans lequel l'amplification de tension continue est suppri- mée sans l'obligation d'utiliser des composants à connecter à l'extérieur du circuit amplificateur, et de plus avec un nombre minimal de composants et une dissipation d'énergie minimale. A cet effet, le circuit amplificateur conforme à l'inven- tion est remarquable en ce que la base du troisième transis- tor est raccordée au collecteur du quatrième transistor à travers ladite troisième impédance, et que la base du qua- trième transistor est raccordée au collecteur du troisième transistor à travers ladite quatrième impédance. Grâce à l'agencement préconisé selon l'invention, l'ampli- fication de tension continue est supprimée du fait qu'une variation de l'intensité du courant continu dans un des tra- jets de collecteur des premier et deuxième transistors est à même de compenser la variation de tension sur le collecteur de l'autre desdits premier et deuxième transistors, au moyen des troisième et quatrième transistors couplés- en croix. -4- Que cela ne supprime pas l'amplification haute fréquence est dû au caractère inductif des troisième et quatrième tran- sistors, entraînant que l'impédance du circuit de charge for- mé par les troisième et quatrième transistors augmente avec la fréquence, et que le courant de signal s'écoule alors à travers une charge, entre les collecteurs des premier et deuxième transistors. En outre, l'agencement préconisé selon l'invention ne nécessite pas l'emploi de composants supplé- mentaires mais permet même de réaliser un gain de composants du fait que la source de tension continue ajustable qui, dars ledit circuit connu, est indispensable pour les bases des troisième et quatrième transistors, est devenue superflue. La description suivante,-en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique du dessin montre un circuit amplifica- teur conforme à l'invention. Le circuit amplificateur selon la figure 1 comporte un premier transistor (T1) ainsi qu'un deuxième transistor (T2) qui sont branchésen amplificateur différentiel du fait que les émetteurs des transistors en question sont raccordés à une source de courant de repos 6 débitant un courant 2I. Les bases desdits transistors T1, T2 sont raccordées à des entrées différentielles 1, 2, tandis que leurs collecteurs sont reliés à une sortie 3, 4, dans laquelle se trouve une charge 11 de valeur ohmique R1, cette charge 11 pouvant être formée par l'entrée d'un circuit suivant.Le collecteur du transistor T est reliée à une borne d'alimentation 5 à tra- vers le trajet émetteur-collecteur d'un transistor T31 oasexie avec l'impédance 7, tandis que le collecteur du transistors est relié à ladite borne 5 à travers-le trajet émetteur-col- lecteur d'un transistor T4, en série avec l'impédance 8; dam l' exemple envisagé, la valeur ohmique de chacune des impé- dances 7, 8 est égale à R C. A travers une impédance 10 dont la valeur ohmique est dans cet exemple égale à Rb, la base du transistor T3 est reliée au collecteur du transistor T4, -5- tandis qu'à travers une impédance 9 qui dans l'exemple envi- sagé a la même valeur ohmique Rb, la base du transistor T4 est reliée au collecteur du transistor T3. A l'égard du courant continu ou d'un courant de signal à fréquence relativement basse, l'impédance d'entrée d'émet- teur des transistors T3 et T4 est relativement faible compa- rativement à la valeur ohmique de la charge 11. Par consé- quent, les courants continus de collecteur et les courants alternatifs basse fréquence des transistors T1 et T2 passent donc principalement par les trajets émetteur-collecteur des transistors T3 et T4o Lorsque le circuit de collecteur du transistor T1 est parcouru par le courant I+i alors que le circuit de collec- teur du transistor T2 est parcouru par le courant I-i, la référence i indiquant la composante due, soit à la diffé- rence entre les tensions continues d'entrée 2Vi, soit à une dissymétrie dans les transistors T1 et T2, l'expression sui- vante est valable pour les écarts de tension +Vu et -Vu des bornes de sortie 3 par suite de la composante de courant continu i: Vu = iro + Rb + R - Rc + ic Rci expression dans laquelle la référence indique le coeffici- cient d'amplification de courant des transistors T3 et T4 alors que la référence r indique la résistance différen- o tielle en courant continu des jonctions base-émetteur de ces transistors. Cette tension Vu est donc formée par la tension ir sur la jonction base-émetteur du transistor T3, la ten- sion i(Rb + Rc)/ engendrée aux extrémités des impédances et 8 par le courant de base du transistor T3, et la ten- sion -iRc(1 - -+) engendrée aux extrémités de l'impédance 8 par le courant de collecteur du transistor T4. Cette tension qui est la conséquence de la composante différentielle de courant continu i peut être rendue égale à zéro si les dif- férents paramètres sont choisis de façon que: 2 r + --LU( - (2 - = o. ro + -6- La résistance différentielle r en courant continu répond à mV l'expression r = 5, ce qui signifie donc que la condi- tion régissant la suppression de la différence de tension continue de sortie est donnée par la formule I (1 _ 2) R b 25 mV c Cette condition est réalisable par le choix adéquat de trois paramètres I, Rc et Rb que l'on peut choisir librement. De ce fait, tout en supprimant la tension continue différen- tielle, on dispose d'une liberté suffisante pour pouvoir op- timaliser le comportement haute fréquence du circuit en ques- tion. Dans le cas d'un courant de signal à fréquence plus élevée, l'impédance d'entrée d'émetteur des transistors T3 et T4 utilisés de la façon illustrée, présente un caractère inductif et augmente, et une tension de signal amplifiée est obtenue aux extrémités de l'impédance de sortie 11. -7- - REVENDICATION - 1.- Circuit amplificateur intégré comportant un premier et un deuxième transistor (T1,T2) dont les bases sont re- liées a des entrées de ce circuit amplificateur (1,2) dont les émetteurs sont interconnectés et dont les collecteurs enfin sont reliés d'une part à une sortie (3,4) du circuit amplificateur chargée par une impédance de sortie (11) et d'autre part à une borne d'alimentation série avec le trajet de courant principal du deuxième tran- sistor, du fait que l'émetteur du troisième transistor est raccordé au collecteur du premier transistor et que l'émet- teur du quatrième transistor est raccordé au collecteur du deuxième transistor, tandis que le collecteur du troisième transistor est raccordé à ladite borne d'alimentation à tra- vers une première impédance (7) et que le collecteur du qua- trième transistor est raccordé à ladite borne à travers une deuxième impédance (8), une troisième impédance (10) étant incorporée dans le circuit de base du troisième transistor, et une quatrième impédance (9) étant incorporée dans le cir- cuit de base du quatrième transistor, circuit caractérisé en ce que la base du troisième transistor (T3) est raccordée au collecteur du quatrième transistor (T4) à travers ladite troisième impédance (10), et que la base du quatrième tran- sistor (T4) est raccordée au collecteur du troisième transis- tor (T3) à travers ladite quatrième impédance (9).