Brevet FR2497034A1 — publié le 19820625

FILTRE A CAPACITES COMMUTEES. La présente invention concerne les filtres à capacités commutées. Les filtres à capacités commutées sont maintenant bien connus, notamment par les articles parus dans la revue "I.E.E.E. journal of solid-state circuits" volume SC. 12, numéro 6, de décembre 1977, pages 592 à 608. Les filtres à capacités commutées comportent généralement plusieurs étages. Chaque étage est constitué par un amplificateur opérationnel associé à un réseau de résistances et de capacités; dans ce réseau, les résistances sont remplacées par des capacités commutées par des transistors MOS. Le problème qui se pose avec les filtres à capacités commutées est que chaque étage comporte un amplificateur opérationnel; or, les amplificateurs opérationnels sont gênants, lorsque l'on veut intégrer le filtre, parce qu'ils ont une consommation élevée et qu'ils occupent une surface de silicium importante. La présente invention permet de résoudre ce problème. En effet, les filtres à capacités commutées selon la présente invention ne comportent qu'un seul amplificateur opérationnel et peuvent donc être facilement intégrés. La présente invention concerne un filtre à capacités commutées à plusieurs étages. Ce filtre comporte des capacités connectées de deux façons distinctes par le passage au niveau haut de deux signaux horloge, qui rendent conducteurs des transistors MOS reliés à ces capacités ; ces deux signaux d'horloge ne sont pas simultanément au niveau haut.Le filtre selon Invention comporte un seul amplificateur opérationnel dont l'entrée positive est à la masse et dont l'entrée négative et la sortie sont successivement reliées, lorsque l'un des signaux d'horloge est au niveau haut, à chaque étage du filtre pour lequel le passage de ce signal au niveau haut doit assurer la connexion, par l'intermédiaire de transistor MOS, d'une des bornes d'au moins une capacité commutée à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, le schéma d'un filtre à capacités commutées selon l'art antérieur; - les figures 2a et 2b, les signaux d'horloge, Sì5l et 22 utilisés pour commuter les capacitées et les figures 2c à 2g, les signaux de commande, H1 à-H5, des transistors MOS T1 à T10, utilisés dans le filtre selon l'invention; - la figure 3, les modifications à apporter au schéma de la figure 1 pour obtenir le filtre selon l'invention; - la figure 4, le schéma d'un autre filtre à capacités commutées selon l'art antérieur; - la figure 5, les modifications à apporter au schéma de la figure 4 pour obtenir le filtre selon l'invention;; - les figures 6a et 6b, les signaux d'horloge 01 et 2 et les figures 6c et 6d, les signaux de commande H6 et H7 des transistors MOS T11 à T14, utilisés dans le filtre selon l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. La figure 1 représente le schéma d'un filtre à capacités commutées selon l'art antérieur. Le filtre, qui est représenté à titre d'exemple, a cinq étages. Chaque étage comporte un amplificateur opérationnel A1, A2, A3, A4, A5 dont l'entrée positive est à la masse. Un réseau de résistances et de capacités C est associé à chaque amplificateur. Les résistances sont remplacées par des capacités C commutées par des transistors MOS. Sur la figure, les transistors MOS sont représentés de façon symbolique, par des interrupteurs I commandés par l'un ou l'autre de deux signaux d'horloge SZi1 et Sur les figures 2a et 2b, on a représenté les signaux d'horloge et et 5h2 Ces signaux sont périodiques, de même période, et ne sont pas simultanément au niveau haut qui rend conducteurs les transistors MOS, et donc symboliquement ferme les interrupteurs I. Sur la figure 1, les interrupteurs I qui sont placés les uns au dessus des autres reçoivent le même signal d'horloge, 5h1 ou On constate, sur la figure 1, que le passage du signal 2 au niveau haut assure la connexion d'une des bornes de chaque capacité commutée à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel. Le passage du signal 01 au niveau haut permet de connecter differemment les capacités commutées. Aucune des capacités commutées n'a alors l'une de ses bornes reliée à l'entrée négative d'un amplificateur. La figure 3 illustre les modifications à apporter au filtre de la figure 1 pour obtenir le filtre selon l'invention. Selon l'invention, on supprime les cinq amplificateurs opérationnels A1 à A5 et on n'utilise qu'un seul amplificateur opérationnel 1. L'entrée positive de cet amplificateur est reliée à la masse. Son entrée négative est reliée à l'une des électrodes (drain ou source) de cinq transistors MOS T1 à T5 dont l'autre électrode est reliée à l'un des étages du filtre, plus précisément aux points E1 à E5 de ces étages. On constate sur la figure 1 que dans le filtre selon l'art antérieur, les points E1 à E5, sont en permanence reliés à l'entrée négative des amplificateurs opérationnels A1 à A5. La sortie de l'amplificateur 1 est reliée à l'une des électrodes (drain ou source) de cinq transistors MOS T6 à T10 dont l'autre électrode est reliée à l'un des étages du filtre, plus précisément aux points S1 à S5. Dans le filtre selon l'art antérieur, les points S1 à S5 sont en permanence reliés à la sortie des amplificateurs opérationnels A1 à A5. Les transistors T1 et T6, T2 et T7, T3 et T8, T4 et Tg, T5 et T10 qui sont reliés au même étage du filtre reçoivent sur leur grille le même signal de commande, respectivement H1, H2, H3, H4, H5. Ces signaux de commande sont représentés sur les figures 2c à 2g. Ils ne sont pas simultanément au niveau haut qui rend conduc teurs les transistors MOS. Les signaux de commande H1 à H5 passent successivement au niveau haut alors que le signal d'horloge #2 se se trouve au niveau haut. En effet, c'est seulement alors que le signal 02 se trouve au niveau haut que, dans le filtre selon l'art antérieur représenté sur la figure 1, l'une des bornes de chaque capacité commutée est connectée en permanence a' l'entrée négative d'un amplificateur.Dans le filtre selon Plnvention, l'entrée négative et la sortie de l'amplificateur opérationnel 1 sont successivement connectées aux points E1 et S1, E2 et S2, E3 et S3 ... alors que le signal d'horloge 02 est au niveau haut. Les caractéristiques du filtre à capacités -commutées selon l'invention sont les mêmes que celles du filtre à capacités commutées selon l'art antérieur qui est représenté sur la figure 1. En effet, on a établi que lorsqu'on relie la borne d'une ou plusieurs capacités commutées à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel, la tension en sortie de l'amplificateur varie, mais que cette variation ne dure qu'un temps négligeable. La tension en sortie de l'amplificateur ne bouge plus ensuite jusqu'à la période suivante où les capacité sont à nouveau reliées à l'entrée négative de l'amplificateur. Il est donc possible dans les filtres à capacités commutées de n'utiliser qu'un seul amplificateur qui est successivement relié aux divers étages du filtre. La figure 4 représente le schéma d'un autre filtre à capacités commutées selon l'invention. Le filtre qui est représenté à titre d'exemple n'a que deux étages. Chaque étage comporte un amplificateur opérationnel A6 et A7 On désigne par E6 et E7 les points de ces étages qui sont en permanence reliés-à l'entrée négative des amplificateurs A6 et A7, et par S6 et S7 les points reliés en permanence à la sortie des amplificateurs A6 et A7 Ce filtre présente de l'intérêt en ce qui concerne notre invention car on constate que contrairement à ce qui se passe avec le filtre de la figure 1, le passage des deux signaux d'horloge 1 et au au niveau haut entraîne la connexion d'une des bornes de certaine capacités du filtre à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel. La figure 5 illustre les modifications à apporter au filtre de la figure 4. Comme on Pa vu précédemment à propos de la modification de la figure 1, on n'utilise plus qu'un seul amplificateur opérationnel 1, dont l'entrée négative est reliée à deux transistors T11 et T12, connectés aux points E6 et E7 et dont la sortie est reliée à deux transistors T13 et T14, connectés aux points S6 et 57. Pour supprimer les transitoires, on intercale une capacité C entre les points E6, E7, S6, 57 et la masse. Les transistors T11 et T13 reçoivent sur leur grille le signal de commande H6 et les transistors T12 et T14 reçoivent le signal de commande H7 Les figures 6a et 6b représentent les signaux horloge Q)1 et et les figures 6c et 6d les signaux de commande H6 et H7. Les signaux H6 et H7 passent successivement au niveau haut chaque fois que l'un ou l'autre des signaux d'horloge Q)1 et 2 se trouve au niveau haut. Cela est dû au fait que le passage des deux signaux d'horloge et et 22 au niveau haut entraîne la connexion d'une des bornes de certaines capacités du filtre à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel. Il est bien entendu que l'invention concerne également les filtres dans lesquels certains étages doivent être reliés à l'amplificateur opérationnel 1 lorsque les deux signaux d'horloge 1 et sont au niveau haut, d'autres étages doivent être reliés à l'amplificateur opérationnel seulement lorsque S51 est au niveau haut et d'autres étages éventuellement doivent être reliés à l'amplificateur opérationnel seulement lorsque 2 est au niveau haut. REVENDICATIONS 1. Filtre à capacités commutées à plusieurs étages, comportant des capacités connectées de deux façon distinctes par le passage au niveau haut de deux signaux d'horloge (01 2) qui rendent conducteurs des transistors MOS reliés à ces capacités, les deux signaux d'horloge n'étant pas simultanément au niveau haut, caractérisé en ce qu'il comporte un seul amplificateur opérationnel (1), dont l'entrée positive est à la masse et dont l'entrée négative et la sortie sont successivement reliées, lorsque l'une des signaux d'horloge est au niveau haut, à chaque étage du filtre pour lequel le passage de ce signal au niveau haut soit assurer la connexion, par l'intermédiaire de transistors MOS, d'une des bornes d'au moins une capacité commutée à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux séries de transistors MOS, chaque transistor de l'une des séries (T1 à T5) étant relié entre l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel et un étage du filtre (E1 à E), et chaque transistor de l'autre série (T6 à T10), étant relié entre la sortie de l'amplificateur opérationnel et un étage du filtre (S1 à S5), les deux transistors des deux séries qui sont reliés au même étage du filtre recevant sur leur grille le même signal de commande (H1 à H5), et caractérisé en ce que les signaux de commande des transistors ne sont pas simultanément au niveau haut qui rend conducteurs les transistors et que chaque signal de commande ne passe au niveau haut que chaque fois que l'un des signaux d'horloge (i312), ou, l'une ou l'autre des signaux d'horloge se trouve au niveau haut. 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une capacité (C) destinée a' supprimer les transitoires entre d'une part les électrodes des transistors des deux séries (T11, T12 et T13, T14), qui sont reliées aux divers étages du filtres (E6, E7 et S6, S7) et d'autre part la masse.