Brevet FR2543376A1 — publié le 19840928

La présente invention concerne un convertisseur tension-courant de haute précision, en particulier pour basses tensions d'alimentation. La technique électronique comprend un grand nom- 5 bre de domaines dans lesquels il est nécessaire de tra- vailler sous de basses tensions d'alimentation L'un de ces domaines est celui du téléphone o, plus basse est la tension, plus grande est la longueur de la ligne sur laquelle le circuit peut opérer. 10 Pour ces applications, il est évidemment nécessaire de disposer de circuits spécifiquement adaptés pour les basses tensions. Dans le cas particulier de la présente inven- tion, on s'occupe des convertisseurs tension-courant 15 qui, dans les versions actuellement connues pour les bas- ses tensions d'alimentation, ne sont pas en mesure d'as- surer la précision voulue. Il existe en particulier un convertisseur de ty- pe connu qui est fondé sur l'utilisation d'un étage dif- 20 férentiel à deux transistors opposés avec résistance de couplage entre les bornes communes, o le signal d'en- trée est constitué par une tension appliquée entre les deux bases des transistors et o le signal de sortie est constitué par le courant qui traverse l'un de ces transistors. Ce convertisseur connu a pour défaut d'être d'une précision médiocre, surtout en raison du fait que le rapport de conversion dépend de la somme de résistan- ces non homogènes comme la résistance de couplage (de ty- 30 pe statique), d'une part, et les résistances internes des deux transistors (de type dynamique), d'autre part. En outre, les éventuelles variations du courant d'alimen- tation des deux transistors, qui entraînent des varia- tions correspondantes des résistances internes de ces 35 transistors, influencent à leur tour l'exactitude du rap- port de conversion dans un sens défavorable. 2 Le but de la présente invention est de réaliser un convertisseur tension-courant, en particulier pour basses tensions d'alimentation, qui modifie la configura- tion de circuit dudit convertisseur de manière à en aug- 5 menter considérablement la précision. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un convertisseur tension-courant qui comprend un étage différentiel à deux transistors opposés, dont le signal d'entrée est représenté par la tension appliquée entre 10 les bases desdits transistors et qui comporte une résis- tance de couplage interposée entre les bornes communes des transistors, caractérisé en ce qu'entre lesdites bor- nes communes et la masse, sont interposés deux transis- tors additionnels commandés par le courant qui traverse 15 lesdits transistors opposés, le signal de sortie étant représenté par le courant qui traverse l'un de ces au- tres transistors. Les deux transistors additionnels influent rapidement sur le rapport de conversion, en augmentant la 20 précision En effet, l'effet de ces transistors est de réduire l'incidence des résistances internes des deux transistors opposés du comparateur en les divisant par des facteurs égaux aux gains des deux transistors additionnels De cette façon, on évite ou, en tout cas, on 25 atténue fortement les erreurs dues au défaut d'homogénéi- té entre les résistances en jeu et à des variations du courant d'alimentation. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- 30 tion qui va suivre d'un *exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels, la figure 1 est un schéma du circuit de base d'un convertisseur tension-courant selon l'invention ; les figures 2 à 4 représentent différents exem- 35 ples d'utilisation de ce convertisseur. Sur la figure 1, on a représenté un convertis- 3 seur tension-courant selon l'invention qui comprend es- sentiellement un étage différentiel CP formé de deux transistors PNP Tl et T 2 disposés en opposition, dont les émetteurs sont connectés entre eux à travers une ré5 sistance de couplage RE et sont connectés en outre à une ligne d'alimentation A à travers des générateurs de cou- rant respectifs Gî et G 2 (qui peuvent éventuellement être remplacés par des résistances d'une valeur appro- priée), qui engendrent un courant IE Entre les bases 10 des deux transistors Tl et T 2 est appliquée une tension vi qui constitue le signal d'entrée du convertisseur. Les collecteurs desdits transistors sont à leur tour con- nectés à la masse à travers des générateurs de courant G 3 et G 4, qui peuvent eux aussi être remplacés par des 15 résistances d'une valeur appropriée, qui engendrent un courant Ic Les émetteurs des transistors Tl et T 2 sont finalement connectés à la masse à travers deux transis- tors NPN T 3 et T 4 respectivement, dont les bases sont connectées aux collecteurs des transistors T 1 et T 2 Le 20 courant is = IE IC qui traverse l'un des transistors T 3 ou T 4 constitue le courant de repos auquel se superpo- se le signal de sortie du convertisseur. Ainsi qu'il est possible de le vérifier par un calcul mathématique facile, le courant de sortie i S du 25 convertisseur de la figure 1 est donné par la relation suivante vî i S = rel re 2 30 RE+ + 3 4 o, rel et re 2 sont les résistances internes des transis- tors T 1 et T 2 et P 3 et f 4 sont les gains des transis- tors T 3 et T 4. 35 Il ressort de façon évidente de la relation don- née ci-dessus que l'incidence de rel et re 2 sur le rap- 4 port de conversion est rendue minime par les facteurs 3 et formé par deux transistors NPN Tg et Tlo dont les émet- teurs sont connectés à la masse à travers un générateur de courant G 5, les bases connectées respectivement aux bases des transistors T 4 et T 3 et les collecteurs connec- 5 tés à la ligne d'alimentation A, l'un à travers une dio- de D 2 et l'autre à travers un transistor PNP T 8 dont la base est connectée au collecteur du transistor Tg Le courant de collecteur du transistor TIO constitue le signal de sortie i O du multiplicateur Il est à remar- 10 quer que, dans ce circuit, la diode D 3 a uniquement pour fonction de polariser le générateur de courant G 5. Finalement, sur la figure 4, on a représenté une combinaison comprenant un convertisseur tension-cou- rant C tel que celui de la figure 1 et un circuit de 15 linéarisation L' légèrement modifié par rapport au cir- cuit L de la figure 3, pour former un multiplicateur ap- proprié pour fonctionner avec une tension de ligne d'ali- mentation A particulièrement basse Comparativement à la figure 3, le convertisseur C ne comporte plus la diode 20 D 3 et, en remplacement, on a intercalé dans le circuit de linéarisation L', deux transistors PNP T 1 l et T 12 dont les collecteurs sont connectés à la masse, dont les bases sont connectées respectivement aux bases des tran- sistors T 4 et T 3 et dont les émetteurs sont connectés 25 aux bases des transistors T 9 et Tîo et également connec- tés à la ligne L à travers des générateurs de courant G 6 et G 7 respectivement. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui 30 viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion. R E V E N D I C A T I O N S 1 Convertisseur tension-courant de haute pré- cision, notamment pour basses tensions d'alimentation, comprenant un étage différentiel (CP) à deux transistors opposés (Tl, T 2), dont le signal d'entrée est représenté 5 par la tension appliquée entre les bases desdits transis- tors (Tl, T 2) et qui comporte une résistance de couplage (RE) interposée entre les bornes communes des transis- tors (Tl, T 2), caractérisé en ce qu'entre lesdites bor- nes communes et la masse sont interposés deux transistors additionnels (T 3, T 4) commandés par le courant qui traverse lesdits transistors opposés (Tl, T 2), le signal de sortie étant représenté par le courant qui traverse l'un desdits transistors additionnels (T 3, T 4). 2 Convertisseur selon la revendication 1, ca- 15 ractérisé en ce qu'il comprend des générateurs de cou- rant (Gi, G 2, G 3, G 4) interposés entre lesdits transis- tors opposés (Tl, T 2) et une ligne d'alimentation (A) et entre lesdits transistors opposés (Tl, T 2) et la masse. 3 Convertisseur selon la revendication 2, ca- 20 ractérisé en ce que lesdits générateurs de courant sont constitués par des résistances électriques. 4 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il est accouplé à un miroir (S) pour constituer un amplificateur de courant. 5 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il est accouplé à un circuit de linéa- risation (L, L') pour constituer un multiplicateur de si- -gnaux. 6 Convertisseur selon la revendication 5, ca- 30 ractérisé en ce qu'il comprend une diode (D 3) interposée entre lesdits transistors additionnels (T 3, T 4) et la masse.