Brevet FR2657736A1 — publié le 19910802

CIRCUIT À RESISTANCE VARIABLE COE 4 TNDEE EN TENSION La présente invention concerne les circuits à résis- tance variable dont la valeur de la résistance est commandée par un signal électrique, en particulier par une tension. Un circuit à résistance variable est constitué, de façon générale, d'un dipôle dont la résistance ou l'impédance prend une valeur donnée en fornction d'une grandeur électrique, par exemple une tension, appliquée à des bornes de commande du circuit. Les circuits à résistance variable sont utilisés fréuemmient dans un grand ncrmbre de dispositifs électroniques. Ils sont utilisés, par exemple, pour commander un courant ou une tension, pour régler un gain ou une atténuation, ou pour régler des paramètres de filtres. On peut réaliser un circuit à résistance variable en utilisant un transistor de type MODS En effet, dans un transistor MOS, la résistance s'établissant entre les deux électrodes prin- cipales varie en fonction de la tension appliquée à l'électrode de commande En d'autres termes, la résistance entre le drain et la source d'un transistor MOS varie en fonction de la tension appliquée entre la grille et la source Un simple transistor MOS peut donc constituer, de manière satisfaisante, une résistance variable commandée en tension Un tel montage à résistance varia- ble ne fonctionne correctement que si le transistor MOS reste à tout instant dans la zone linéaire de la caractéristique du courant drainsource en fonction de la tension drain-source Si la tension drain-source dépasse une certaine valeur, fonction des caractéristiques physiques du transistor MDS, on sort de la zone li iréMn de la caractéristique pour entrer dans la zone de satu- ration dans laquelle le courant drain-source ne varie pas propor- tionnellement à la tension drain-source En conséquence, un tran- sistor MOS ne peut être utilisé pour constituer une résistance variable coremandée en tension que si la tension maximum suscep- tible d'être appliquée aux bornes de la résistance variable, c'est-à-dire entre le drain et la source, reste inférieure à la tension correspondant au début de saturation du transistor MDS. Or, dans un grand ncmbre de circuits électroniques modernes, on réalise dans un seul circuit intégré un grand nombre de fonctions différentes En particulier, on est actuellement en mresure d'associer sur une mème puce des transistors bipolaires et des transistors MOS Dans certaines applications, les transistors bipolaires sont prévus pour supporter des tensions élevées, par exemple de l'ordre de 50 volts, et les transistors MOS sont prévus pour supporter des tensions nettement inférieures, par exemple de l'ordre de 5 volts On comprend que dans un tel circuit intégré on ne pourra pas utiliser un transistor MOS pour constituer une résistance variable si celle-ci est destirnée à être connectée à une partie du circuit constitué de transistors bipolaires pouvant délivrer des tensions nettement supérieures. La présente invention vise, entre autres, à surmonter cette difficulté. La présente invention concerne donc un circuit à résis- tance variable cannandée en tension comprenant un transistor MOS dont l'une des électrodes principales est reliée à une borne commnune, une tension de commanale étant appliquée entre son élec- trode de commnande et la borne commune. Selon l'invention, le circuit comprend: un diviseur résistif camuuté entre une première borne et la borne oexirune; et un circuit suiveur dont l'entrée reçoit la sortie du diviseur et dont la sortie est onectée à 1 'autre électrode principale du transistor MOS; d'o il résulte que la résistance entre la première borne et la borne comnune varie en fonction de la tension de cammande. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit comprend: un amplificateur opérationnel dont l'une des entrées est reliée à la sortie du diviseur, et dont l'autre entrée est reliée à l'autre électrode principale du transistor MOS; et un transistor dont l'électrode de ommiande est reliée à la sortie de l'amplificateur, dont l'une des électrodes princi- pales est reliée à la première borne et dont 1 ' autre électrode principale est reliée à l'autre électrode principale du tran- sistor MOS. Selon un autre mode de réalisation, le transistor NOS est du type NMOS et le transistor est un transistor bipolaire de type NPN. Selon un autre mode de réalisation, le transistor MOS est de type PMOS et le transistor est un transistor bipolaire de type PNP. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec la figure jointe qui représente un mode de réalisation d'un circuit selon la présente invention. Dans la figure, le circuit à résistance variable 1 constitue un dipôle présentant deux bornes A et B Une tension V peut être appliquée entre les bornes A et B et la résistance R apparaissant entre les bornes A et B est une résistance variable cnaxndée par une tension VC appliquée au circuit 1 entre une borne de commande C et la borne B. Le circuit à résistance variable 1 comprernd un tran- sistor MOS 2 dont la source S est reliée à une ligne 3 conoectée à la borne B, le drain D à l'émetteur d'un transistor bipolaire NFN 4 et la grille G à la borne de cmaxndae C Entre les bornes A et B, est disposé un diviseur résistif composé de deux résis- tances R 1 et R 2 en série La ligne reliant les deux résistances constitue la sortie 5 du diviseur résistif qui est à un potentiel V 1 La sortie 5 du diviseur est reliée à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur 6 dont l'entrée inverseuse est reliée par une ligne 7 au drain D du transistor MOS La sortie 8 de l'amplifi- cateur opérationnel 6 est reliée à la base du transistor 4 dont le ollecteur est connecté à la borne A et l'émetteur au drain D du transistor MOS On peut disposer une résistance 10 entre les bornes C et B si le signal de coeiande est un courant. Le circuit à résistance variable 1 fonctionne de la manière suivante Si une tension V est appliquée entre les bornes A et B, une tension V 1 inférieure s' établit à la sortie 5 du diviseur résistif R 1 et R 2 On choisit la valeur des résistances RI et R 2 de façon que, pour la valeur maximum que peut prendre la tension V, la tension V 1 reste inférieure à la tension drain- source la plus élevée dans la plage de fonctionnement en mode linéaire du transistor MOS 2 Le montage de l' amplificateur 6 et du transistor 4 est celui d'un circuit suiveur, c'est-à-dire que le transistor 4 laisse passer un courant entre collecteur et émetteur de façon que la tension V 2 de l'émetteur appliquée au drain D du transistor MOS, reste sensiblement égale à la tension V 1 On voit donc que la tension V 2 évoluera en fonction de la tension d'entrée V en restant toujours dans la plage orrespon- dant au fonctionnement du transistor Mo S 2 dans son mode linéaire Ainsi, la tension de commande VC appliquée entre la grille du transistor MOS et la borne B commandera de façon déter- minée la résistance entre drain et source du transistor MOS, puisque celui-ci restera toujours dans sa plage de fonctionnement 1 in) 'rp Un calcul simple montre que la résistance équivalente R apparaissant entre les bornes A et B, est: R = (Rli+R 2)/(l+R 2/Rm) o R 1 et R 2 sont les valeurs des résistanes Ri et R 2, Rm est la valeur de la résistance prise par le tran- sistor M O S entre drain et source Celle-ci est fonction de la tension de commande VC. On voit que le circuit à résistance variable selon l'invention peut supporter à ses bornes une tension V très nettement supérieure à celle V 2 que peut supporter le transistor MOS Par exemple, si la tension V 2 que peut supporter le tran- sistor MOS 2 entre son drain et sa source pour que oelui-ci reste dans sa plage de fonctionniement linéaire, est de 5 volts, et si la tension maximum possible entre les bornes A et B est 50 volts, il suffit de choisir les valeurs de RI et R 2 de façon que (R 1 +R 2)/R 2 = 10 Bien entendu, le transistor bipolaire 4 ainsi que les composants de l'amplificateur 6 devront pouvoir supporter une telle tension V Or, il existe de rnombreuses applications, par exemple dans des circuits intégrés incluant sur une même puce des transistors bipolaires et des transistors MOS, dans lesquelles on réalise de préférence des transistors bipolaires supportant des tensions importantes et des transistors MOS supportant des tensions beaucoup plus faibles L'invention peut alors être appliquée de façon avantageuse dans de tels circuits. Le choix de la valeur des résistances Rl et R 2 ne se fait pas uniquement en considérant le rapport (Rl I+R 2)/R 2, comme évoqué plus haut, mais en considérant également la valeur Rl+R 2 qui doit être nettement supérieure à la valeur R, de façon que la résistance R du circuit puisse varier dans de grandes proportions en fonction de la tension de omxnkande VC En fait, dans la mesure o l'amplificateur 6 a un gain élevé, on peut choisir une valeur élevée au moins pour la résistance Rl. Dans l'exemple de réalisation présenté ci-dessus, la borne A est prévue pour être au potentiel positif et la borne B au potentiel rnégatif Dans ce cas, le transistor 4 est de type NPN On peut bien évidemment envisager un circuit semblable dans lequel la borne A est à un potentiel négatif, le transistor 4 étant dans ce cas un transistor PNP On peut aussi envisager de constituer un circuit suiveur 6, 4 cmprenant uniquement des transistors de type MOS Dans ce cas, le circuit à résistance variable selon l'invention pourra, par exemple, être utilisé dans un circuit intégré réalisé en technologie MOS. L'invention peut être mise en application, par exemple dans un circuit de filtrage de fréquence ajustable en fréquence ou en facteur de qualité Dans ce cas, on utilise généralement plusieurs résistances variables pour réaliser les constantes de temps du filtre Les résistances variables doivent présenter des caractéristiques électriques très voisines ou bien corrélées. Pour cette raison, il est intéressant que toutes les résistances variables d'un circuit de filtrage soient réalisées sur un mne circuit intégré, ce qui peut être facilement obtenu en utilisant des circuits à résistance variable selon la présente invention. REVENDICATIONS 1 Circuit à résistance variable cmremandée en tension comprenant un transistor MOS ( 2) dont l'une des électrodes prin- cipales (S) est reliée a une borne commune (B), une tension de cclmande (VC) étant appliquée entre son électrode de commande (G) et la borne commune, caractérisé en ce qu' il comprend: un diviseur résistif (Rl, R 2) cammuté entre une première borne (A) et la borne commune (B); et un circuit suiveur ( 6, 4) dont l'entrée reçoit la sortie ( 5) du diviseur (RI, R 2) et dont la sortie ( 8) est connectée à l'autre électrode principale (D) du transistor MOS; d'o il résulte que la résistance entre la première borne (A) et la borne oemmune (B) varie en fonction de la tension de commande (VC). 2 Circuit à résistance variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit suiveur comprend: un amplificateur opérationnel ( 6) dont l'une des entrées (+) est reliée à la sortie ( 5) du diviseur (R 1, R 2), et dont l'autre entrée (-) est reliée à 1 l'autre électrode principale (D) du transistor MOS; et un transistor ( 4) dont l'électrode de commande est reliée à la sortie ( 8) de l'amplificateur, dont l'une des élec- trodes principales est reliée à la première borne (A) et dont l'autre électrode principale est reliée à l'autre électrode prin- cipale (D) du transistor MOS. 3 Circuit à résistance variable selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le transistor MDS ( 2) est du type NMOS et le transistor ( 4) est un transistor bipolaire de type NPN. 4 Circuit à résistance variable selon la revpndicati on 2, caractérisé en ce que le transistor MOS ( 2) est de type FMOS et le transistor ( 4) est un transistor bipolaire de type PNP. Circuit à résistance variable selon l'une des reven- dications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un circuit intégré de type associant des composants bipolaires et des composants MDS sur unoe mme puoe.