Brevet FR2557395A1 — publié le 19850628

La présente'invention concerne un circuit à tension constante, et elle porte plus particulièrement sur un circuit à tension constante qui maintient une caractéristique de sor- tie stable en présence de changements d'une tension de source. La figure 1 est un schéma de circuit montrant un exemple caractéristique d'un circuit à tension constante clas- sique. Sur la figure 1, des transistors QI et Q2 forment un circuit miroir de courant. Les bases des transistors QI et Q2 sont mutuellement interconnectées, tandis qu'un court-circuit est établi entre la base et le collecteur du transistor Q2. Les émetteurs des transistors Q1 et Q2 sont connectés à une source d'énergie. Le collecteur du transistor Q1 est relié à la masse par l'intermédiaire d'une diode Zener D1, tandis que le collecteur du transistor Q2 est relié à la masse par une source à courant constant C. Le collecteur du transistor Q1 est connecté à la base d'un transistor Q3 destiné à la com- mande de sortie, dont le collecteur est lui-même connecté à une source d'énergie et dont l'émetteur est relié à la masse par l'intermédiaire d'un circuit diviseur. Le circuit divi- seur est formé par des résistances R1 et R2 et des diodes D2 et D3 connectées en série, et le point de connexion entre les résistances R1 et R2 fait fonction de point de division. Ce point de division définit une borne de sortie. Du fait que les transistors Q1 et Q2 forment le circuit miroir de courant, un courant électrique Il (y I) circule vers le transistor Q1, ce qui fait qu'une tension Zener est produite sur la cathode de la diode Zener D1. La tension Zener est appliquée à la base du transistor Q3 en tant que tension de référence, et un signal de sortie d'émet- teur produit par le transistor Q3 est soumis à une division de tension par les résistances Rl et R2 et les diodes D2 et D3, pour être présenté en sortie. En d'autres termes, la ten- sion de référence qui est produite sur la cathode de la diode Zener D1 est essentiellement compensée en température entre la base et l'émetteur du transistor Q3, par les diodes D2 et D3, et soumise à une division de tension par les résistances Rl et R2, ce qui fait qu'une tension de sortie prédéterminée VS est présentée en sortie. La tension de sortie V s'exprime par la relation suivante: VS = (Vz VBEQ3 - VFD2 - VFD3) x { R2/(Rl + R2)j + VFD2 + VFD.... (1) dans laquelle VZ représente la tension de la diode Zener D1 (tension de référence), VBEQ3 représente la tension base- émetteur du transistor Q3, VD2 représente la tension di- recte de la diode D2 et VFD3 représente la tension directe de la diode D3. Cependant, dans le circuit représenté sur la figu- re 1, bien que le potentiel de base du transistor Q3 soit fixé par la tension Vz de la diode Zener, le potentiel de collecteur du transistor Q3 change sous l'effet d'un change- ment de la tension de la source, ce qui fait que le transis- tor Q3 est soumis à un effet de modulation de largeur de base, ce qui entraîne un changement de son potentiel d'émet- teur Vz - VBEQ3. Il en résulte que la tension de sortie VS change. Plus précisément, on sait que pour un changement de 10 V, par exemple, de la tension de source, le potentiel d'émetteur du transistor Q3 change d'environ 2 à 3 mV dans un tel circuit. Ainsi, lorsqu'on utilise un tel circuit à tension constante avec une tension de source qui varie dans une plage étendue, la tension de sortie VS change considé- rablement. Un but de l'invention est de procurer un circuit à tension constante extrêmement précis et stable, dans lequel la connexion d'un transistor Q3 pour la commande de sortie soit améliorée, de fagon que le transistor Q3 ne soit pas soumis à un effet de modulation de largeur de base et de façon que son potentiel d'émetteur ne change pas sous l'ef- fet d'un changement de la tension de la source. On peut ainsi obtenir conformément à l'invention un circuit de sortie à tension constante extrêmement précis et stable, avec une structure de circuit simple. Un aspect de l'invention porte sur un circuit à tension constante caractérisé en ce qu'il comprend: un pre- mier potentiel de référence; un second potentiel de réfé- rence qui correspond à un potentiel électrique différent du premier potentiel de référence; un premier transistor d'une première polarité ayant un émetteur, un collecteur et une base, l'émetteur de ce premier transistor étant connecté au premier potentiel de référence; un second transistor de la première polarité ayant un émetteur, un collecteur et une base, l'émetteur de ce second transistor étant connecté au premier potentiel de référence, tandis que sa base est con- nectée à la base du premier transistor; des moyens de géné- ration de tension de référence connectés entre le collecteur du premier transistor et le second potentiel de référence; un troisième transistor d'une seconde polarité, différente de la première polarité, ayant un émetteur, un collecteur et une base, la base de ce troisième transistor étant connec- tée au point de connexion entre les moyens de génération de tension de référence et le premier transistor, tandis que le collecteur du troisième transistor est connecté au collecteur du second transistor; un circuit diviseur ayant un point de division qui fait fonction de borne de sortie, ce circuit diviseur étant connecté entre l'émetteur du troisième tran- sistor et le second potentiel de référence; un élément à jonction p-n, ayant une première extrémité et une seconde extrémité, avec la première extrémité connectée au collecteur du second transistor; une source à courant constant connec- tée entre la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n et le second potentiel de référence; et un élément actif ayant une jonction p-n, cette jonction étant connectée entre la base du troisième transistor et la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n. Un autre aspect de l'invention porte sur un circuit à tension constante caractérisé en ce qu'il comprend: un premier potentiel de référence; un second potentiel de ré- férence correspondant à un potentiel électrique différent de celui du premier potentiel de référence; des premier et se- conds transistors de même polarité qui sont connectés entre le premier potentiel de référence et le second potentiel de référence, ces premier et second transistors ayant respecti- vement des émetteurs, des collecteurs et des bases; un troi- sième transistor destiné à la commande de sortie, ayant une polarité différente de celle des premier et second transis- tors, ce troisième transistor ayant un émetteur, un collec- teur et une base; des moyens de génération de tension de référence; une source à courant constant; et un circuit diviseur; et en ce que: les bases des premier et second transistors sont mutuellement interconnectées, le collecteur du premier transistor est connecté au second potentiel de référence par l'intermédiaire des moyens de génération de tension de référence, le collecteur du second transistor est connecté à la seconde tension de référence par l'intermédiai- re de la source à courant constant et d'un élément à jonction p-n, la base du troisième transistor est connectée au collec- teur du premier transistor, pour recevoir une tension prédé- terminée, l'émetteur du troisième transistor est connecté au second potentiel de référence par l'intermédiaire du circuit diviseur, un point de division du circuit diviseur forme une borne de sortie, le circuit à tension constante comprend en outre un quatrième transistor ayant la même polarité que le troisième transistor, ce quatrième transistor ayant un émet- teur, un collecteur et une base; un cinquième transistor de polarité différente de celle du troisième transistor, ce - cinquième transistor ayant un émetteur, un collecteur et une base; et un élément d'abaissement de tension à jonction p-n, et le collecteur du troisième transistor est connecté au col- lecteur du second transistor, l'élément d'abaissement de ten- sion à jonction p-n est inséré et connecté entre le collec- teur du second transistor et la source à courant constant, le quatrième transistor et le cinquième transistors sont connec- tés en série, le collecteur du quatrième transistor est con- necté au point d'interconnexion des bases des premier et se- cond transistors, la base du quatrième transistor est connec- tée à la base du troisième transistor,la base du cinquième transistor est connectée au point de connexion entre l'élé- ment d'abaissement de tension à jonction p-n et la source à courant constant, et le collecteur du cinquième transistor est connecté au second potentiel de référence. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la des- cription se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma de circuit qui montre un exemple caractéristique d'un circuit à tension constante classique; et La figure 2 est un schéma de circuit qui montre un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 2 est un schéma de circuit montrant un mode de réalisation préféré de l'invention. Ce mode de réa- lisation est caractérisé en ce qu'on utilise en outre des transistors Q4 et Q5 et des diodes D4 et D5, pour améliorer la connexion du collecteur d'un transistor Q3 pour la comman- de de sortie. En se référant à la figure 2, on note que les transistors QI, Q2 et Q5 ont la même polarité et sont par exemple du type pnp, tandis que les transistors Q3 et Q4 ont une polarité différente de celle des transistors Q1, Q2 et Q5 et sont par exemple du type npn. Le collecteur du tran- sistor de commande de sortie Q3 est connecté au collecteur du transistor Q2, tandis que les diodes connectées en série D4 et D5 sont connectées entre le collecteur du transistor Q2 et une source à courant constant C. On utilise les diodes D4 et D5 en tant qu'eléments d'abaissement de tension à jonction p-n. Les transistors Q4 et Q5, qui ont des polari- tés mutuellement différentes, sont connectés en série de façon que le collecteur du transistor Q4 soit connecté aux bases des transistors QI et Q2, et que la base du transistor Q4 soit connectée à la base du transistor Q3. La base du transistor Q5 est connectée à la cathode de la diode D5, et le collecteur de ce transistor est connecté à la masse. On notera que la structure des autres parties de ce mode de réalisation est identique à celle du circuit classique re- présenté sur la figure 1, et on ne présentera donc pas d'ex- plication concernant des composants similaires désignés par des références identiues à celles de la figure I. Dans le circuit qui est représenté sur la figure 2, le potentiel de collecteur VCQ3 s'exprime par la relation suivante: VCQ3 = Vz - VBEQ4 - VBEQ5 + VFD4 + VFD5... (2) dans laquelle VM représente la tension de la diode Zener D1 (tension de référence), VBEQ4 représente la tension base- émetteur du transistor Q4, VEQ5 représente la tension base- émetteur du transistor Q5, VFD4 représente la tension directe de la diode D4 et VFD5 représente la tension directe de la diode D5. D'après la caractéristique de chute de tension d'une jonction p-n d'un semiconducteur, on a: VBEQ4 VBEQ5 VFD4 - VFD5 ( - 0,6 à 0,7 V) ce qui fait qu'on peut exprimer la relation (2) ci-dessus de la façon suivante: VCQ3 Vz... (3) La tension collecteur-émetteur VCEQ3 du transistor Q3 s'exprime donc par la relation (3) suivante: VCEQ3 v VBEQ3.. . (4) La tension collecteur-émetteur du transistor Q3 est ainsi continuellement fixée par la tension base-émetteur de ce transistor. Par conséquent, même si la tension dela source change, le transistor Q3 n'est pas soumis à un effet de modulation de la largeur de la base, et le potentiel d'émetteur du transistor Q3 n'est pas changé. La tension de sorit Vs du circuit conforme à ce mode de réalisation, re- présenté sur la figure 2, n'est donc pas changée, ce qui donne en sortie une tension constante stable et compensée. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on peut inverser la source d'énergie (premier potentiel de référence) et la masse (second potentiel de référence) dans la configuration de circuit qui est représentée sur la fi- gure 2. Dans ce cas, les diodes respectives Dl, D2, D3, D4 et D5 sont connectées en sens inverse, tandis que les tran- sistors QI, Q2, Q3, Q4 et Q5 ont des polarités inversées. Dans un tel cas, la caractéristique de tension de sortie demeure inchangée, à l'exception du fait que le sens du courant est inversé. Dans encore un autre mode de réalisa- tion de l'invention, on peut remplacer la diode Zener D1 par un autre élément à tension constante ou un élément analogue utilisable en tant que moyens de génération de tension de référence. On peut en outre remplacer les diodes D4 et D5, employées en éléments abaisseurs de tension à jonction p-n, par d'autres éléments ayant une jonction p-n, comme des transistors. Bien qu'on ait employé un circuit discret dans la description ci-dessus, on peut le remplacer par un circuit intégré ayant une fonction similaire. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit à tension constante caractérisé en ce qu'il comprend: un premier potentiel de référence; un se- cond potentiel de référence qui correspond à un potentiel électrique différent du premier potentiel de référence; un premier transistor (Ql) d'une première polarité ayant un émetteur, un collecteur et une base, l'émetteur de ce pre- mier transistor étant connecté au premier potentiel de ré- férence; un second transistor (Q2) de la première polarité, ayant un émetteur, un collecteur et une base, l'émetteur de ce second transistor étant connecté au premier potentiel de référence, tandis que sa base est connectée à la base du premier transistor; des moyens de génération de tension de référence (Dl) connectés entre le collecteur du premier transistor et le second potentiel de référence; un troisiè- me transistor (Q3) d'une seconde polarité, différente de la première polarité, ayant un émetteur, un collecteur et une base, la base de ce troisième transistor étant connectée au point de connexion entre les moyens de génération de tension de référence et b premier transistor, tandis que le collec- teur du troisième transistor est connecté au collecteur du second transistor; un circuit diviseur (Rl, R2, D2, D3) ayant un point de division qui fait fonction de borne de sortie, ce circuit diviseur étant connecté entre l'émetteur du troisième transistor et le second potentiel de référence; un élément à jonction p-n (D4, D5), ayant uno première ex- trémité et une seconde extrémité, avec la première extrémité connectée au collecteur du second transistor; une source à courant constant (C) connectée entre la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n et le second potentiel de référen- ce; et un élément actif (Q4, Q5) ayant une jonction p-n, cette jonction p-n étant connectée entre la base du troi- sième transistor et la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n. 2. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les moyens de génération de tension de référence consistent en une diode Zener. 3. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le circuit diviseur comprend une première résistance (R1), une seconde résistance (R2) et une diode à jonction p-n (D2 ou D3) connectées en série, et le point de connexion entre les première et seconde résis- tances constitue le point de division. 4. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que deux diodes à Jonction p-n (D2, D3) sont connectées en série en une configuration à deux étages. 5. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément à jonction p-n con- siste en une diode à jonction p-n (D4, D5). 6. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que deux diodes à jonction p-n (D2, D3) sont connectées en série en une configuration à deux étages. 7. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier potentiel de réfé- rence est un potentiel de source, le second potentiel de ré- férence est un potentiel de masse, les premier et second transistors (Q1, Q2) sont de type pnp, et le troisième tran- sistor (Q3) est de type npn. 8. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'élément actif comprend: un quatrième transistor (Q4) de type npn ayant un émetteur, un collecteur et une base, et un cinquième transistor (Q5) de type pnp, ayant un émetteur, un collecteur et une base; et la base du quatrième transistor (Q4) est connectée à la base du troisième transistor (Q3), le collecteur du quatrième transistor est connecté au point d'interconnexion des bases des premier et second transistors (Q1, Q2), l'émetteur et le collecteur du cinquième transistor (Q5) sont connectés Il entre l'émetteur du quatrième transistor (Q4) et le second potentiel de référence, et la base du cinquième transistor (Q5) est connectée à la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n (D5). 9. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier potentiel de réfé- rence est un potentiel de masse, le second potentiel de ré- ference est un potentiel de source, les premier et second transistors (QI, Q2) sont de type npn, et le troisième tran- sistor (Q3) est de type pnp. 10. Circuit à tension constante selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que l'élément actif comprend: un quatrième transistor (Q4) de type pnp ayant un émetteur, un collecteur et une base, et un cinquième transistor (Q5) de type npn ayant un émetteur, un collecteur et une base; et la base du quatrième transistor (Q4) est connectée à la base du troisième transistor (Q3), le collecteur du quatrième transistor (Q4) est connecté au point d'interconnexion des bases des premier et second transistors (QI, Q2), l'émetteur et le collecteur du cinquième transistor (Q5) sont connectés entre l'émetteur du quatrième transistor (Q4) et le second potentiel de référence, et la base du cinquième transistor (Q5) est connectée à la seconde extrémité de l'élément à jonction p-n. - 11l. Circuit à tension constante caractérisé en ce qu'il comprend: un premier potentiel de référence; un se- cond potentiel de référence correspondant à un potentiel électrique différent de celui du premier potentiel de réfé- rence; des premier et second transistors (Q1, Q2) de même polarité qui sont connectés entre le premier potentiel de référence et le second potentiel de référence, ces premier et second transistors ayant respectivement des émetteurs, des collecteurs et des bases; un troisième transistor (Q3) destiné à la commande de sortie, ayant une polarité diffé- rente de celle des premier et second transistors, ce troi- sième transistor ayant un émetteur, un collecteur et une ba- se; des moyens de génération de tension de référence (D1); une source à courant constant (C); et un circuit diviseur (R1, R2, D2, D3); et en ce que: les bases des premier et second transistors (Q1, Q2) sont mutuellement interconnectées, le collecteur du premier transistor (Q1) est connecté au se- cond potentiel de référence par l'intermédiaire des moyens de génération de tension de référence (D1), le collecteur du second transistor (Q2) est connecté à la seconde tension de référence par l'intermédiaire de la source à courant constant (C) et d'un élément à jonction p-n, la base du troisième transistor (Q3) est connectée au collecteur du premier tran- sistor (QI), pour recevoir une tension prédéterminée, l'émet- teur du troisième transistor (Q5) est connecté au second po- tentiel de référence par l'intermédiaire du circuit diviseur (RI, R2, D2, D3), un point de division du circuit diviseur (RI, R2, D2, D3) forme une borne de sortie, le circuit à tension constante comprend en outre un quatrième transistor (Q4)ayant la même polarité que le troisième transistor, ce quatrième transistor ayant un émetteur, un collecteur et une base; un cinquième transistor (Q5) de polarité différente de celle du troisième transistor (Q3), ce cinquième transis- tor ayant un émetteur, un collecteur et une base; et un élément d'abaissement de tension à jonction p-n (D4, D5), et le collecteur du troisième transistor (Q3) est connecté au collecteur du second transistor (Q2), l'élément d'abaissement de tension à jonction p-n (D4, D5) est inséré et connecté entre le collecteur du second transistor (Q2) et la source à courant constante (C), le quatrième transistor (Q4) et le cinquième transistor (Q5) sont connectés en série, le col- lecteur du quatrième transistor (Q4) est connecté au point d'interconnexion des bases des premier et second transistors (QI, Q2), la base du quatrième transistor (Q4) est connectée à la base du troisième transistor (Q3), la base du cinquième transistor (Q5) est connectée au point de connexion entre l'élément d'abaissement de tension à jonction pn (D4, D5) et la source à courant constant (C), et le collecteur du cinquième transistor (Q5) est connecté au second potentiel de référence. 12. Circuit à tension constante selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le premier potentiel de référence est un potentiel de source, le second potentiel de référence est un potentiel de masse, le premier transistor (QI), le second transistor (Q2) et le cinquième transistor (Q5) ont la polarité de type pnp, et le troisième transistor (Q5) et le quatrième transistor (Q4) ont la polarité de type npn. 13. Circuit à tension constante selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le premier potentiel de référence est un potentiel de masse, le second potentiel de référence est un potentiel de source, le premier transistor (QI), le second transistor (Q2) et le cinquième transistor (Q5) ont la polarité de type npn, et le troisième transistor (Q3) et le quatrième transistor (Q4) ont la polarité de type pnp. 14. Circuit à tension constante selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que le circuit diviseur com- prend une première résistance (R1), une seconde résistance (R2) et une diode à jonction p-n (D2 ou D3) connectées en série, et le point de connexion entre les première et seconde résistances (Rl, R2) fait fonction de point de division. 15. Circuit à tension constante selon la revendi- cation 14, caractérisé en ce que deux diodes à jonction p-n (D2, D3) sont connectées en série en une configuration étagée. 16. Circuit à tension constante selon la revendi- cation 11, caractérisé en ce que l'élément d'abaissement de tension à jonction p-n est constitué par deux diodes à jonc- tion p-n (D4, D5) connectées en série.