Brevet FR2680888A1 — publié le 19930305

GENERATEUR DE COURANT DE REFERENCE La présente invention a pour objet un générateur de courant de référence susceptible d'être incorporé dans un circuit intégré, capable de fournir un courant stable et ajustable à l'aide d'une résistance externe. De nombreux circuits intégrés analogiques fournissent des signaux de sortie qui dépendent de la valeur d'un courant généré à l'intérieur du circuit. Il est en conséquence nécessaire de disposer d'un courant ajustable à l'aide d'une résistance externe, soit afin de régler le courant une fois pour toutes, soit afin de rendre ce courant fonction des variations de la résistance, par exemple en cas de variation de température. On peut citer, à titre d'application intéressante, mais nullement limitative, la constitution d'un générateur de courant intégré pour un micro-circuit électronique de poste téléphonique du genre décrit dans le document EP-A-O 328 462. Dans cette application et dans beaucoup d'autres, il est souhaitable que le générateur de référence soit peu sensible aux perturbations électromagnétiques, éventuellement à haute fréquence, ce qui implique que le générateur, vu de l'extérieur, présente une impédance très élevée dans une large bande de fréquences. Dans ce but, l'invention propose notamment un générateur intégré de courant de référence à résistance externe d'ajustage, comprenant non pas deux branches comme il est habituel, mais trois branches montées toutes trois entre une alimentation et une même impédance interne (c'est-àdire prévue dans le circuit intégré lui-même) de fermeture du circuit, - une des branches comportant un transistor amont monté en diode, en série avec un transistor aval polarisé à la tension de saut de bande d'énergie ou "band gap", - une seconde branche comportant un transistor amont en série avec un autre transistor aval monté en diode, - et une troisième branche ayant un transistor amont en série avec un transistor aval de recopie du courant traversant le transistor aval de la seconde branche, - les bases des transistors amont étant portées au même potentiel et les bases des transistors aval des seconde et troisième branches étant reliées à une sortie de branchement de la résistance externe d'ajustage, le courant de sortie étant prélevé entre les transistors de la troisième branche. Ce montage permet de faire passer un même courant 2I' dans les trois transistors amont, qui peuvent être identiques et, en mettant deux transistors aval (ou un transistor aval de surface double) dans la première branche, d'équilibrer totalement les courants dans l'ensemble des transistors aval : en effet, le courant 21' dans la seconde branche se fractionne en un courant qui passe dans l'impédance interne et un courant dérivé vers la résistance R externe, tandis que le courant 21' dans la troisième se fractionne en un courant qui passe dans le transistor aval de la troisième branche et le courant de sortie I. On retrouve la tension de saut de bande interdite (1,25 Volt dans le cas d'intégration sur silicium) sur la borne de sortie reliée à la résistance externe. Celle-ci peut être optimisée de façon à ce que I soit sensiblement égal à I'. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un générateur intégré constituant un mode particulier de réalisation - la figure 2 est une courbe représentative de la variation des composantes réelle et imaginaire de l'impédance du générateur, vu depuis la sortie, dans un cas particulier. Le générateur montré schématiquement en figure 1 comporte trois branches montées chacune entre la tension d'alimentation +V et une impédance résistive interne, réprésentée sous forme d'une résistance interne 10, de valeur Ri. Dans le cas illustré, le générateur est constitué entièrement de transistors bipolaires. Il serait cependant aussi bien réalisable en transistors MOS. Chaque branche du générateur représenté, intégrable sur silicium a un transistor amont et un transistor aval, les deux transistors étant de types complémentaires. Dans le cas illustré sur la figure 1, la première branche comporte un transistor amont 12 de type PNP, dont le collecteur est relié à la base pour constituer diode. Le transistor aval est représenté sous forme de deux transistors NPN 14a et 14b montés en parallèle mais, dans la pratique, il peut s'agir d'un transistor unique occupant une surface de silicium double de celle des transistors aval des deux autres branches. La tension Vi de polarisation appliquée aux transistors 14a et 14b est égale à la tension de saut de bande interdite. On désignera par 2I' le courant qui circule dans cette première branche. Les seconde et troisième branches comportent des transistors amont PNP 16 et 18 identiques au transistor 12 et destinés à faire passer eux aussi un courant 21'. Le transistor aval 20 de la seconde branche, destiné à faire passer un courant I', fournit une référence de courant de base au transistor aval 22 de la troisième branche. Si les transistors 20 et 22 sont identiques aux transistors 14a et 14b et représentent une surface de silicium équivalente, les courants s'équilibrent et la tension Vi se retrouve sur la broche de sortie 26 à laquelle peut être raccordée la résistance externe d'ajustage 28. Il est souhaitable que cette résistance Re soit proportionnée à Vbe de façon que le courant I qui la traverse soit très proche de I'. Un condensateur 30 peut être placé en parallèle avec la résistance Re pour réduire l'effet des capacités parasites, sans générer pour autant une rotation de phase. Ainsi, toute perturbation radio-électrique se trouve couplée à la résistance R e à travers un condensateur de valeur constante. La sortie de courant I peut être prélevée directement sur la troisième branche, entre les transistors 18 et 22. Pour limiter l'effet des imperfections des transistors et l'influence du courant de base, il est cependant préférable d'interposer, entre la troisième branche et la sortie 32, un étage différentiel. Dans le cas illustré sur la figure 2, cet étage comporte un miroir de courant constitué de deux transistors 34 et 36, de type NPN. Le courant de base des transistors 34 et 36 est fourni par un transistor NPN supplémentaire 38. La tension +V d'alimentation doit alors être au moins 2Vbe, soit environ 1,4 Volt dans le cas d'une intégration sur silicium ; cette valeur est compatible avec celle nécessaire pour alimenter les branches. En général, la tension aux bornes de la résistance Ri, toujours dans le cas d'une intégration sur silicium, sera de l'ordre de 0,6 Volt ce qui conduira à donner à Ri une valeur d'environ le huitième de Re Du fait que la résistance 10 est intégrée, elle présente, d'un circuit à un autre, une dispertion qui peut modifier légèrement le courant de sortie I. Lorsqu'une grande précision est nécessaire, on peut remplacer la résistance 10 par un transistor 38 (en tirets sur la figure 1) présentant une surface suffisante pour faire passer un courant 4 I'. La base de ce transistor est reliée, dans le cas où il existe un étage de sortie, au point milieu du miroir c' est-à-dire à la base des transistors 34 et 36. Dans ce cas une diode de démarrage 40 est montée entre la tension d'entrée Vbe et la troisième branche. Des mesures d'impédance sur un générateur du type illustré en figure 1 ont fait apparaitre une variation d'impédance imaginaire J et réelle S du genre montré en figure 2. On voit que l'impédance reste selfique Jusqu'à des fréquences dépassant 10 MHz. REVENDICATIONS 1. Générateur intégré de courant de référence à résistance d'ajustage externe, caractérisé en ce qu'il comprend trois branches montées entre une alimentation et une même impédance interne de fermeture du circuit, - une des branches comportant un transistor amont (12) monté en diode, en série avec un transistor aval (14a,14b) polarisé à la tension de saut de bande d'énergie, - une seconde branche comportant un transistor amont (16) en série avec un transistor aval (22) monté en diode, - et une troisième branche comportant un transistor amont (18) en série avec un transistor aval (22) de recopie du courant traversant le transistor aval de la seconde branche, - les bases des transistors amont (12,16,18) étant portées au même potentiel et les bases des transistors aval (20,22) des seconde et troisième branches étant reliées à une sortie de branchement de la résistance externe (28) d'ajustage, le courant de sortie (I) étant prélevé entre les transistors (18,22) de la troisième branche. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance externe a une valeur telle que le courant (I) qui la traverse soit sensiblement égal à la moitié du courant (21') dans les transistors amont. 3. Générateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite impédance interne est une résistance (10). 4. Générateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite impédance interne est constituée par un transistor ou un groupe de transistors de surface suffisante pour faire passer un courant double du courant dans les transistors amont. 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un étage différentiel de sortie à miroir de courant. 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étage de sortie comprend, en plus d'un miroir de courant constitué de deux transistors (34,36) un transistor supplémentaire de fourniture du courant de base (38).