Brevet FR2476936A1 — publié le 19810828

"Circuit d'amplification." L'invention concerne un circuit d'amplification muni d'une entrée et d'une sortie, d'un premier transistor ainsi que d'un second transistor qui ont le même type de conduc- tion et dont les bases sont interconnectées, l'émetteur du premier transistor étant raccordé à l'entrée alors que l'é- metteur du second transistor est raccordé à un premier point commun à travers une première résistance, tandis que le collecteur du premier transistor est raccordé à une source de courant de repos et que le collecteur du second transis- tor est raccordé à la sortie ainsi que, à travers une se- conde résistance, à une borne d'alimentation. Un tel circuit d'amplification est utilisé dans des circuits de protection "SOAR" (Safe Operating Amplification Range) qui font partie d'amplificateurs de puissance inté- grés, connus par exemple de la publication "Neues aus der Technik", Ne 3, article ne 406, page 4, parue en 1977. L'entrée du circuit d'amplification en question reçoit une tension qui est une mesure de la charge de courant, de tension et/ou de puissance susceptible d'être imposée à un transistor de sortie dans l'amplificateur de puissance. De plus, le circuit d'amplification est dimensionné de façon qu'au point critique, c'est-à-dire au point o le circuit de protection doit entrer en action, la tension entre les ex- trémités de la première résistance est égale à la tension de ladite entrée. Audit point, l'ensemble formé par les pre- mier et second transistors opère comme miroir de courant, alors que dans ledit circuit connu, le premier transistor est utilisé comme diode, et la première résistance est par- courue par un courant dQnt l'intensité est égale à celle de courant fourni par la source de courant de repos, ledit courant passant par la première résistance produisant entre les extrémités de celle-ci une tension à laquelle peut réa- gir un circuit pour limiter l'intensité du courant de com- mande du transistor de sortie protégé. Dans le cas des circuits intégrés utilisés le plus souvent dans la pratique et comportant un substrat de type de conduction p, les premier et second transistors sont no- tamment des transistors latéraux lorsqu'il s'agit de tran- sistors-pnp de sorte que ces transistors ont un coefficient d'amplification relativement bas, qui en outre est très su- jet à des variations qui sont la conséquence de différences de fabrication. Par conséquent, au dit point o réagit le circuit d'amplification l'intensité du courant de collecteur du second transistor n'est pas égale à l'intensité du cou- rant de collecteur du premier transistor et dépend fortement de différences de fabrication, de sorte que le point o réa- git le circuit de protection est très sujet à des variations. Cela est très indésirable étant donné que dans le cas o il s'agit d'obtenir une puissance de sortie maximale avec un circuit intégré, la protection des transistors de sortie ne doit entrer en action qu'en présence d'une valeur extrême. L'invention a pour but de procurer un circuit d'amplifi- cation qui appartient au genre mentionné dans le préambule et lors du fonctionnement duquel, en présence d'une tension d'entrée pour laquelle la tension entre les bornes de la pre- mière résistance est égale à la tension de ladite entrée, la tension à la sortie dépende le moins possible du coeffi- cient d'amplification de courant des premier et second tran- sistors. A cet effet, le circuit d'amplification conforme à l'invention est notamment remarquable en ce qu'il comporteun circuit de commande de base muni d'une entrée raccordée au collecteur du premier transistor, d'une sortie de tension raccordée aux bases des premier et second transistors pour commander lesdites bases de façon qu'un courant d'intensité égale à celle du courant de repos de ladite source de courant de repos traverse le premier transistor, ainsi que d'une sortie d'évacuation de courant de base sur laquelle apparait au moins une partie des courants de base des premier et se- 35. cond transistors, ladite sortie d'évacuation de courant de base étant raccordée à une prise qui sur la seconde résistance se trouve en un endroit tel que la tension entre les extrémi- tés de cette seconde résistance dépende le moins possible des coefficients d'amplification de ce courant des premier et second transistors dans le cas o, sur l'entrée raccordée à l'émetteur du premier transistor la tension est telle que ladite tension entre les extrémités de la seconde résistance correspond à la tension entre les bornes de la première ré- sistance. Du fait de l'application de la commande sur une prise de la seconde résistance, une variation du coefficient d'am- plification de courant des deux transistors (qui entraîne une variation de l'intensité de courant de collecteur du second transistor) a comme conséquence une variation dans le sens opposé de l'intensité du courant fourni à la prise de la seconde résistance, ce qui dans le cas d'un positionnement adéquat de ladite prise, défini par exemple de façon expéri- mentale, conduit à la compensation quasi-complète au point o réagit le circuit de protection. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente un circuit d'amplification conforme à l'invention. Sur ladite figure unique, le transistor T constitue le transistor de puissance qu'il s'agit de protéger. Dans le trajet de collecteur de ce transistor Tp, est branchée une résistance 5 servant à mesurer l'intensité du courant de col- lecteur du transistor Tp, la valeur ohmique de ladite ré- sistance étant choisie généralement très petite et pouvant être formée par exemple par la résistance d'une piste de liaison ou d'un point de liaison. Entre le collecteuret l'émetteur du transistor T est branché un diviseur de ten- p sion formé par les résistances 6 et 7 et servant à mesurer la tension collecteur-émetteur du transistor T p Le point qui est commun aux résistances 6 et 7 Et raccordé à l'entrée A du circuit de protection, et par le choix adéquat des valeurs ohmiques des résistances 5, 6 et 7, en fonction des valeurs limites du courant, de la tension et de la puissance susceptibles d'être imposés, la tension VA du point A peut être une fonction optimisée de l'intensité du courant passant par le transistor à protéger Tp et de la tension entre les extrémités de ce transistor T p Le cir- cuit de protection comporte un amplificateur formé par les transistors pnp T1 et T2 dont les bases sont interconnec- tées. L'émetteur du transistor T1 est raccordé à la borne d'entrée A tandis que l'émetteur du transistor T2 est rac- cordé à la borne d'alimentation +VB à travers une résistance 1.. De son côté, le collecteur du transistor T1 est raccordé à une source de courant de repos 4, d'intensité de courant 0I, alors que le collecteur du transistor T2 est raccordé à une borne de sortie B, ainsi que, à travers des résistafe 2 et 3, à une borne de tension d'alimentation négative -Vs. Les bases de transistors T1 et T2 sont raccordées à l'émet- -teur d'un transistor 3 dont la base est raccordée au collec- teur du transistor T1 et dont le collecteur est raccordé au point qui est commun aux résistances 2 et 3. Le transistor T commande le transistor T1 de façon que le courant I, fourni par la source 4, passe par ce transistor T1. La sor- tie B conduit à la base du transistor T4 qui, avec un transis- tor T5, est monté en paire différentielle. La base du tran- sistor T5 est raccordée à un point C porté à la tension de référence VrefLe collecteur du transistor T4 est raccordé à la base du transistor T p, à protéger. La valeur ohmique de la résistance 1 est telle que dans le cas o la tension VA atteint une valeur pour laquel- le il est nécessaire de protéger le transistor Tp, les transistors TI et T2 sont traversés par le courant Iop fourni par la source 4. (abstraction faite de la perte de courant de base). Dans ce cas, les valeurs ohmiques des résistances 2 et 3 sont telles que la tension VB du point B corresponde à la tension de référence V ref Au point choisi pour la mise en action de la protection, le courant que la source commune de courant d'émetteur 8 fournit aux transis- tors T4et T5, est transféré du transistor T5vers le transistor T4 et est, via le le collecteur du transistor T4, soutiré à la base du transistor à protéger Tp, ce transistor étant de ce fait, audit point de protection, protégé en ce qui concerne l'intensité de son courant de commande. Le coefficient d'amplification de courant P des tran- sistors latéraux pnp T1, T2 et T3 varie à cause de différen- ces de fabrication, et dépend en outre dans une très forte mesure de l'intensité du courant de réglage Io, intensité pouvant varier à cause desdites différences de fabrication. Dans la pratique, lorsqu'il s'agit de circuits intégrés pour la réalisation desquels on a employé un processus convenant pour des courants relativement forts, on peut observer une variation du coefficient ( entre, par exemple, 3 et 30 ce qui à son tour peut conduire à une variation de l'intensité du courant de collecteur du transistor T2 comparativement à l'intensité du courant Io, ladite variation pouvant atteindre au maximum + 15 %; par voie de conséquence, cela mène à une erreur tout aussi grande dans la tension VB, c'est-à-dire la valeur de la tension VA pour laquelle le courant de com- mande du transistor Tp commence à être limité. Pour la pro- tection de transistors faisant partie d'amplificateurs de puissance intégrés, cela constitue une, variation inadmissible et signifie dans la pratique que le transistor Tp est amené à fonctionner avec une dissipation diminuée de 15 % compara- tivement à la dissipation optimale possible. Selon l'invention, le problème ci-dessus peut être résolu si les transistors T1 et T2 sont commandés à travers le transistor T3, ou si, ce qui est possible aussi, la com- mande a lieu depuis une combinaison de plusieurs transistors, et que le courant de collecteur du transistor T3 ou le cou- rant de sortie d'une telle combinaison est conduit vers une prise pratiquée entre les résistances 2 et 3, en conséquence de quoi ledit courant de collecteur provoque une tension supplémentaire sur le point B. Une diminution du coefficient d'amplification de courant des transistors T1 et T2 provoque une diminution de l'intensité du courant de collecteur du transistor T2 et, simultanément, une augmentation de l'in- tensité de courant de collecteur du transistor T3, de sorte que par le choix adéquat du rapport entre les valeurs ohmi- ques des résistances 2 et 3, l'effet qu'une variation du coefficient d'amplification fi exerce sur la tension VB est sensiblement éliminé. REVENDICATION Circuit d'amplification muni d'une entrée et d'une sortie, d'un premier transistor ainsi que d'un second transistor qui ont le même type de conduction et dont les bases sont interconnectées, l'émetteur du premier transis-. tor étant raccordé à l'entrée alOrs que l'émetc-ur' di, se- cond transistor est raccordé à un premier point commun à travers une première résistance, tandis que le collecteur du premier transistor estraccordé à une source de courant de repos et que le collecteur du second transistor est raccordé à la sortie ainsi que, à travers une seconde ré- sistance, à une borne d'alimentation, caractérisé en ce que ce circuit d'Enmplification comporte un circuit-de commande de base muni d'une entrée raccordée au collecteur du pre- mier transistor, d'une sortie de tension raccordée aux bases des premier et second transistors pour commander lesdites bases de façon qu'un courant d'intensité égale à celle du courant de repos de ladite source de courant de repos tra- verse le premier transistor, ainsi que d'une sortie d'éva- cuation de courant de base sur laquelle apparaît au moins une partie des courants de base des premier et second tran- sistors, ladite sortie d'évacuation de courant de base étant raccordée à une prise qui sur la seconde résistance se trouve en un endroit tel que la tension entre les extrémités de cette seconde résistance dépende le moins possible des coefficients d'amplification de ce courant des premier et second transistors dans le cas o sur l'entrée raccordée à l'émetteur du premier transistor la tension est telle que ladite tension entre les extrémités de la seconde résistance correspond à la tension entre les bornes de la première résistance.