Brevet FR2705511A1 — publié le 19941125

PROCEDE DE COMMANDE D'UN CIRCUIT ELECTRONIQUE PAR UN COURANT DE POLARISATION ET CIRCUIT ELECTRONIQUE METTANT EN OEUVRE LE PROCEDE La présente invention concerne des circuits électroniques comprenant au moins un convoyeur de courant de deuxième génération constitué par une boucle translinéaire mixte et une pluralité de miroirs de courant. Comme il est connu dans l'art, un tel convoyeur présente un port d'entrée, un port de sortie et un port de référence à haute impédance. Les convoyeurs de courant de deuxième génération sont bien connus dans l'art de la micro-électronique notamment pour la réalisation de circuits intégrés. On sait qu'ils sont généralement utilisés pour leur qualité de modification d'impédance. En effet, un courant appliqué au port d'entrée apparaît à l'identique sur le port de sortie dans le cas d'un convoyeur de courant de deuxième génération positif (CCII+ dans la suite), ou inversé dans le cas d'un convoyeur de courant de deuxième génération négatif (CCII- dans la suite), le port de sortie présentant une impédance différente de celle du port d'entrée. Le port de référence présente une impédance extrêmement élevée et constitue donc une référence en tension. De nombreux documents décrivent de tels convoyeurs. A titre d'exemples, US-A-3 619 798, US-A-3 582 689, Ep-A-0 383 397 décrivent de tels convoyeurs de courant. Tous les documents précités proposent des améliorations sensibles aux convoyeurs de courant, mais n'entrent pas vraiment dans le domaine des applications de ces convoyeurs. Le document US-A-5 124 666 concerne un convoyeur de courant de la deuxième génération approprié pour une technologie de circuits intégrés en MOS, destiné à réaliser des filtres passe-bande et différents filtres présentant des fonctions de transfert du deuxième ordre sans mettre en oeuvre d'amplificateurs opérationnels. Or, il existe une demande de réalisation de circuits électroniques simples mettant en oeuvre un ou plusieurs convoyeurs de courant permettant d'obtenir une intégration maximale de ces circuits. Un premier but de la présente invention est de réaliser des circuits électroniques comportant des convoyeurs de courant et dont les caractéristiques sont réglables en fonction de paramètres simples, par exemple les courants de polarisation des convoyeurs. En particulier, il s'avère difficile de réaliser une résistance réglable dans un circuit intégré car une telle résistance réglable ne peut pas être contrôlée de façon précise jusqu'à ce jour. Un autre but de la présente invention est donc la réalisation d'une résistance réglable qui puisse être contrôlée de façon précise à partir d'un paramètre simple et avec un encombrement minimal. Un autre but de la présente invention est d'utiliser comme résistance réglable, une résistance intrinsèque induite par la conception du convoyeur de courant et dont l'art antérieur enseigne qu'elle parasite le bon fonctionnement du convoyeur et qu'à cet égard, il convient de la minimiser. Un convoyeur de courant présente un port d'entrée (X), un port de sortie (Z) et un port de référence (Y). Le convoyeur est polarisé par un courant de polarisation (I). Comme il est connu également, le port de sortie (Z) recopie le courant appliqué sur le port d'entrée (X) de manière que l'on ait : 1z = Ix (CCII+) ou Iz = -Ix (CCII-). L'invention a pour objet un procédé de traitement en temps réel entre une entrée A et une sortie B d'un circuit électronique comportant au moins un convoyeur de courant présentant un port de référence, un port d'entrée, un port de sortie dont le courant correspond à celui du port d'entrée et au moins une source de courant de polarisation. Selon l'invention, on commande la valeur d'au moins un courant de polarisation pour déterminer le rapport entre le signal de sortie en B et le signal d'entrée en A. L'invention a aussi pour objet un circuit électronique mis en oeuvre selon ce qui est indiqué précédemment comprenant au moins un premier convoyeur de courant de deuxième génération constitué par une boucle translinéaire mixte et une pluralité de miroirs de courant, ledit convoyeur présentant un port de référence à haute impédance, un port d'entrée ayant une résistance intrinsèque équivalente à la résistance de sortie du générateur de thévenin équivalent vu par ledit port d'entrée, et étant polarisé par un courant continu. Selon un premier aspect, l'invention concerne un circuit électronique tel que décrit ci-dessus, dont les ports de référence et de sortie du convoyeur sont directement reliés entre eux. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un circuit électronique tel que décrit ci-dessus, dont au moins un des ports du convoyeur est relié à la masse Selon un troisième aspect, l'invention a également pour objet un amplificateur de courant à gain contrôlable mettant en oeuvre un convoyeur de courant formant résistance tel qu'indiqué précédemment. Selon l'invention, le premier convoyeur est disposé comme précédemment indiqué de manière à constituer une résistance réglable, le port de référence étant relié à la masse. Le port d'entrée de ce premier convoyeur est connecté à une source de courant et au port de référence d'un deuxième convoyeur de courant de deuxième génération similaire au premier, dont le port d'entrée est relié à la masse de telle manière que le courant sur le port de sortie du deuxième convoyeur soit égal au courant délivré par la source de courant multiplié par un coefficient multiplicateur fonction du rapport des courants de polarisation de chacun des convoyeurs. L'amplificateur qui vient d'être décrit devient immédiatement un mélangeur, dès lors que le courant de polarisation du deuxième convoyeur et le courant délivré par la source de courant précitée sont des courants alternatifs. Selon un quatrième aspect, l'invention a également pour objet un amplificateur de tension à gain contrôlable mettant en oeuvre un convoyeur de courant formant résistance tel qu'indiqué précédemment. Selon l'invention, le port d'entrée du premier convoyeur est relié à la masse, le port de référence est connecté à une source et le port de sortie est connecté au premier port d'entrée d'un deuxième convoyeur de courant de la deuxième génération comprenant un port de référence relié à la masse, un deuxième port d'entrée copiant la tension d'entrée du port d'entrée de telle manière que la tension sur les premier et deuxième ports d'entrée du deuxième convoyeur soit égale à la tension délivrée par la source de tension multipliée par un coefficient fonction du rapport des courants de polarisation de chacun desdits convoyeurs. Selon un dernier aspect, l'invention concerne un filtre passe-bande en mode courant réglable mettant en oeuvre une résistance telle que précédemment indiquée ainsi qu'une pluralité de convoyeurs de courant de deuxième génération sensiblement identiques entre eux, le premier convoyeur utilisé étant connecté en résistance négative. Selon l'invention, les ports de sortie et de référence de ce premier convoyeur sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'un premier condensateur, tandis que son port d'entrée est relié à la masse ; ce circuit comprend un deuxième convoyeur de courant dont le port d'entrée est relié au port de sortie du premier convoyeur, le port de sortie de ce deuxième convoyeur est relié à la masse et le port de référence de ce deuxième convoyeur est relié à la masse par l'intermédiaire d'un deuxième condensateur ; ce circuit comprend un troisième convoyeur de courant dont le port de sortie est relié au port de référence du deuxième convoyeur, le port de référence du troisième convoyeur est relié à la masse tandis que son port d'entrée est relié au port de référence du premier convoyeur ; il comprend enfin un quatrième convoyeur de courant dont le port d'entrée est relié au port d'entrée du troisième convoyeur, le port de référence est relié à la masse ; la sortie du circuit est alors prélevée sur le port de sortie du quatrième convoyeur tandis que l'entrée du circuit est constituée par le port de référence du premier convoyeur de manière à réaliser ainsi un filtre passe-bande dont les caractéristiques sont réglables par modification d'au moins un des courants de polarisation appliqués à cette pluralité de convoyeurs. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit des modes préférés de réalisation donnés à titre non limitatif, et à laquelle trois planches de dessins sont jointes sur lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un convoyeur de courant de deuxième génération positif (CCII+) connu tel que mis en oeuvre dans la présente invention ; - la figure 2 représente schématiquement un convoyeur de courant de deuxième génération négatif (CCII-) connu tel que mis en oeuvre dans la présente invention - la figure 3 représente schématiquement un circuit électrique mettant en oeuvre le convoyeur de courant de la figure 1 pour réaliser une résistance réglable ; - la figure 4 représente schématiquement un circuit électrique comprenant deux convoyeurs de courant connectés de manière à constituer un amplificateur de courant à gain contrôlable ; - la figure 5 représente schématiquement un circuit électrique comprenant deux convoyeurs de courant connectés de manière à constituer un amplificateur de tension à gain contrôlable ; - la figure 6 représente schématiquement un circuit électronique comprenant quatre convoyeurs de courant et constituant un filtre passe-bande réglable en mode courant. En référence maintenant aux figures, la figure 1 représente schématiquement un convoyeur de courant de deuxième génération positif (CCII+) tel qu'il est connu dans l'art. Un tel convoyeur comporte quatre miroirs de courant référencés 1, 2, 3 et 4, et une boucle translinéaire mixte. La boucle est réalisée de façon connue au moyen de quatre transistors Q1, Q2, Q3 et Q4 dont deux, Q1 et Q4, ont leur jonction base-collecteur court-circuitée de manière à constituer des diodes. Ce mode de réalisation présente notamment l'avantage d'obtenir des caractéristiques identiques pour les diodes et les jonctions base-émetteur des transistors. La polarisation du convoyeur est obtenue au moyen d'une source de courant 5. Le convoyeur présente un port d'entrée X recevant un courant 1x sous une tension Vx Un courant Iz égal au courant Ix est généré sur le port de sortie Z+. Le port Y est un port de référence qui fait fonction de définition de potentiel puisqu'il présente une impédance d'entrée extrêmement élevée, le courant Iy appliqué à ce port étant sensiblement nul. La figure 2 représente schématiquement un convoyeur de courant de deuxième génération négatif (CCII-) tel qu'il est connu dans l'art. Par rapport au CCII+ précédent, le CCII- comporte deux miroirs supplémentaires 6, 7 de telle sorte que le convoyeur présentant un port d'entrée X recevant un courant Ix sous une tension Vx, un courant inverse du courant Ix est généré sur le port de sortie Z-. Les convoyeurs de courant de la deuxième génération ne seront pas décrits plus en détail ici car ils sont considérés comme connus en tant que tels par l'homme du métier qui au besoin pourra se rapporter aux documents cités ci-avant pour en connaître le fonctionnement et d'autres détails techniques. En référence maintenant aux figures 3a, 3b, les convoyeurs de courant ont été représentés sous forme de schéma bloc de manière à simplifier les figures. De même chaque figure peut représenter un CCII+ ou un CCII-. Comme on peut le constater Vxî = Vy1 + R . I. La résistance R apparaissant sur X1 est équivalente à la résistance de sortie du générateur de Thevenin vu de X1. La résistance R est équivalente aux résistances de sortie des émetteurs des transistors Q2 et Q3 mises en parallèle. En première approximation, R est donnée par la relation R &num; VT/2I' avec VT potentiel thermodynamique (par exemple 26mV à 270C) et où I' est le courant de polarisation des transistors Q2, Q3 et est fonction de I1 courant de polarisation du convoyeur. Cette résistance R est donc inversement proportionnelle au courant de polarisation I1 et est donc réglable au moyen de ce courant. Dans le cas de la figure 3a, en regardant le circuit par l'entrée X1 vers Y1, on observe que quel que soit le convoyeur CCII+ ou CCII-, la résistance R, dont la valeur ohmique est fonction de I1, sera positive. Dans le cas de la figure 3b où la sortie Z1 est bouclée sur la référence Y1 et en regardant le circuit par la borne commune Y1 + Z1 vers X1, on observe qu'avec un CCII+, on obtient une résistance négative R, dont la valeur ohmique est fonction de I1, et qu'avec un CCII-, on obtient une résistance positive R, dont la valeur ohmique est fonction de I1. On peut également référencer cette résistance par rapport à la masse en reliant les ports de sortie Z1 et de référence Y1 directement à la masse, ctest-à-dire en rendant la tension Vyl égale à 0. En référence maintenant à la figure 4, le convoyeur 10 est connecté conformément à l'enseignement qui a été décrit par rapport à la figure 3a, le port de référence Y1 de ce premier convoyeur 10 étant relié à la masse. Il y a donc entre le port de référence Y1 et le port d'entrée X1 une résistance réglable au moyen du courant de polarisation I1. Sur cette figure 4, le port d'entrée X1 du premier convoyeur 10 est relié au port de référence Y2 d'un deuxième convoyeur 20. Le port d'entrée X2 de ce deuxième convoyeur 20 est relié à la masse. Ce deuxième convoyeur 20 est polarisé par un courant de polarisation I2. Le point de jonction du port d'entrée X1 du premier convoyeur 10 et du port de référence Y2 du deuxième convoyeur 20, référencé 12, est relié à un générateur de courant 14 générant un courant 1e La tension au point de jonction 12 peut donc s'écrire V = R1 . Ie. Or, le courant de sortie du circuit en Z2 est égal à V/R2 ; on obtient alors 1Z2 = 1e R1/R2. Comme on a vu que Ri est égal, en première approximation, au potentiel thermodynamique VT divisé par deux fois l'intensité du courant de polarisation des transistors constituant l'étage X, ce courant étant fonction du courant Ii de polarisation du convoyeur i, on obtient très simplement Iz2 = e 12/Il. On constate donc que l'on obtient un amplificateur de courant dont le gain est fonction du rapport des courants de polarisation des deux convoyeurs 10 et 20. Un tel amplificateur de courant à gain contrôlable peut être très facilement mis en oeuvre dans une boucle de contrôle automatique de gain. On peut également utiliser cet amplificateur en tant que mélangeur lorsque la source de courant 14 est une source de courant alternatif et que le courant de polarisation I2 du deuxième convoyeur 20 est constitué par un courant continu auquel est ajouté un courant alternatif. En écrivant I2 = 1o + 1moud si n (o > r et 1e = Ii sin (û)t) on obtient en effet Dans une variante de réalisation de l'amplificateur de courant à gain contrôlable, les ports Z1 et Y1 peuvent être reliés ensemble tel que représenté en pointillé sur la figure 4. En référence maintenant à la figure 5, le circuit électronique représenté constitue un amplificateur de tension à gain contrôlable. Sur cette figure 5, le port d'entrée X1 du premier convoyeur 10 est relié à la masse, le port de référence Y1 est connecté à une source de tension 15 et le port de sortie Z1 est connecté au port d'entrée X2 d'un deuxième convoyeur 20 de courant de deuxième génération . Ce deuxième convoyeur 20 comporte en outre un deuxième port d'entrée X'2 copiant la tension du point de jonction 16. Le courant au port Z1 peut s'écrire 1Z1 = VYl / R1. De même, on peut écrire que la tension V16 = R2.IZî, d'où en combinant les deux formules on obtient V16 = (R2 / Rl).VYl. Comme cela a été précisé la tension V16 au port d'entrée X2 est recopiée selon un principe connu sur le port X'2 d'où V16 = Vx,2 = (R2 / R1) VYl Les deux résistances étant chacune fonction du courant de polarisation comme cela a été indiqué, on obtient V16 = Vx,2 = (I1 / I2)eVyl Le circuit est donc un amplificateur de tension dont le gain est fonction du rapport des courants de polarisation des deux convoyeurs 10 et 20. En référence maintenant à la figure 6, le circuit électronique représenté constitue un filtre passe-bande en mode courant réglable et comprend quatre convoyeurs de courant dont le premier, référencé 10, réalise une résistance négative comme précédemment indiqué en référence à la figure 3b. Ainsi, ce premier convoyeur 10 voit son port de sortie Z1 relié au port de référence Y1 tandis que son port d'entrée X1 est relié à la masse. Le port de sortie Z1 du premier convoyeur 10 est par ailleurs relié à la masse par l'intermédiaire d'un premier condensateur C1. Il est également relié au port d'entrée X2 d'un deuxième convoyeur 22 dont le port de sortie Z2 peut notamment s'il n'est pas utilisé en sortie et/ou connecté à un dispositif d'impédance faible par rapport à la masse, être relié à la masse, tandis que le port de référence Y2 par l'intermédiaire d'un deuxième condensateur C2 peut notamment s'il n'est pas utilisé en sortie et/ou connecté à un dispositif d'impédance faible par rapport à la masse, être relié à la masse. Le troisième convoyeur 33 voit son port de sortie Z3 relié au port de référence Y2 du deuxième convoyeur 22 tandis que son port de référence Y3 est relié à la masse. Le port d'entrée X3 du troisième convoyeur 33 est relié au port de référence Y1 du premier convoyeur 10. Un quatrième convoyeur 44 a son port d'entrée X4 relié au port X3 du troisième convoyeur, tandis que son port de référence Y4 est relié à la masse. Ce circuit présente donc une entrée qui est constituée par le port de référence Y1 du premier convoyeur 10 et une sortie constituée par le port de sortie Z4 du quatrième convoyeur 44. Comme l'homme de l'art le constatera, les deuxième 22 et troisième 33 convoyeurs avec le condensateur C2 et leur propre résistance interne, constituent une structure de simulation de self. Le quatrième convoyeur 44 réalise la fonction d'un atténuateur (résistance à la masse). Les résistances R1, R2, R3 et R4 représentées sur le schéma de la figure 4 représentent essentiellement les résistances internes de chacun des convoyeurs correspondant, auxquelles peut être ajoutée si besoin est une résistance physique. On obtient ainsi un filtre passe-bande du deuxième ordre dont les caractéristiques sont les suivantes fréquence centrale coefficient de qualité et le gain G = 1 / (R4 (1/R2 + 1/R3 + 1/R4 -1/R1)] Chacune des résistances R1, R2, R3 et R4 étant constituée par au moins la valeur de la résistance interne de chaque convoyeur correspondant entre le port d'entrée et le port de référence, on obtient ainsi un filtre passebande dont tous les paramètres (fréquence, coefficient de qualité et gain) sont réglables à partir des courants de polarisation de chacun des convoyeurs. Cette architecture de filtre permet d'obtenir d'autres types de filtres. Par exemple non limitatif, en utilisant le port de sortie Z2 du convoyeur 22, on obtient une sortie passe-bas du deuxième ordre. De même, le courant délivrée par la borne du condensateur C1 non reliée au port de sortie Z1 du convoyeur 10 constitue une sortie passehaut du deuxième ordre , tandis que le courant délivré par la borne du condensateur C2 non reliée au port de référence Y2 du deuxième convoyeur 22 constitue aussi une sortie passe-bande du deuxième ordre. Bien que seuls certains modes de réalisation de l'invention aient été décrits, il est évident que toute modification apportée dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente invention. Par exemple, tous les circuits proposés sont réalisables dans les technologies MOS, FET ASGA ou HBT ou par association de plusieurs technologies dans le même esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement en temps réel entre une entrée A et une sortie B d'un circuit électronique comportant au moins un convoyeur de courant présentant un port de référence (Y1), un port d'entrée (X1), un port de sortie (Z1) dont le courant Iz correspond à celui du port (X1) et au moins une source de courant de polarisation I1, caractérisé en ce que l'on commande la valeur d'au moins un courant de polarisation pour déterminer le rapport entre le signal de sortie en B et le signal d'entrée en A. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on commande la valeur du courant de polarisation d'au moins un convoyeur de deuxième génération (10) constitué par une boucle translinéaire mixte et une pluralité de miroirs de courant, le convoyeur (10) présentant un port de référence (Y1) à haute impédance, un port d'entrée (X1) ayant une résistance intrinsèque (R) équivalente à la résistance de sortie du générateur de thévenin équivalent, vu par le port d'entrée (X1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on commande la valeur du courant de polarisation d'au moins un convoyeur de deuxième génération (10) pour déterminer la valeur ohmique de sa résistance intrinsèque (R). 4. Circuit électronique mis en oeuvre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant au moins un premier convoyeur de courant de deuxième génération (10) constitué par une boucle translinéaire mixte et une pluralité de miroirs de courant, le convoyeur (10) présentant un port de référence (Y1) à haute impédance, un port d'entrée (X1) ayant une résistance intrinsèque (R) équivalente à la résistance de sortie du générateur de thévenin équivalent, vu par le port d'entrée (X1) et étant polarisé par un courant de polarisation (I1) r caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande de l'intensité du courant de polarisation (I1) pour déterminer la valeur ohmique de ladite résistance intrinsèque (R). 5. Circuit électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ports de référence (Y1) et de sortie (Z1) sont directement reliés entre eux. 6. Circuit électronique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'un au moins des ports est relié à la masse. 7. Circuit électronique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit port d'entrée (X1) est connecté à une source de courant (14) et au port de référence (Y2) d'un deuxième convoyeur (20) de courant de deuxième génération similaire au premier convoyeur (10) dont le port d'entrée (X2) est relié à la masse, de telle manière que le courant sur le port de sortie (Z2) du deuxième convoyeur (20) soit égal au courant (Ie) délivré par ladite source de courant (14) multiplié par un coefficient multiplicateur fonction du rapport des courants de polarisation de chacun desdits convoyeurs (10, 20). 8. Circuit électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit port d'entrée (X1) est relié à la masse, le port de référence (Y1) est connecté à une source de tension (15) et le port de sortie (Z1) est connecté au port d'entrée (X2) d'un deuxième convoyeur (20) de courant de deuxième génération comportant, outre un port de référence (Y2) relié à la masse, un deuxième port d'entrée (X2,) copiant la tension d'entrée du port d'entrée (X2) de telle manière que la tension sur le port d'entrée (X'2) du deuxième convoyeur soit égale à la tension (Vyl) délivrée par la source de tension (15) multipliée par un coefficient fonction du rapport des courants de polarisation de chacun desdits convoyeurs (10, 20). 9. Circuit électronique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le courant de polarisation (12) dudit deuxième convoyeur (20) et le courant (Ie) délivré par ladite source de courant (14) sont des courants alternatifs. 10. Circuit électronique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits ports de sortie (Z1) et de référence (Y1) dudit premier convoyeur (10) sont reliés à la masse par l'intermédiaire d'un premier condensateur (C1), tandis que le port d'entrée (X1) est relié à la masse, et qu'il comprend un deuxième convoyeur de courant (22) de deuxième génération similaire dont le port d'entrée (X2) est relié au port de sortie (Z1) dudit premier convoyeur (10) et dont le port de sortie (Z2) est relié à la masse et le port de référence (Y2) est relié à la masse par l'intermédiaire d'un deuxième condensateur (C2), un troisième convoyeur (33) de courant de deuxième génération similaire dont le port de sortie (Z3) est relié au port de référence (Y2) du deuxième convoyeur (22), le port de référence (Y3) est relié à la masse et le port d'entrée (X3) est relié en port de référence (Y1) du premier convoyeur (10) et un quatrième convoyeur (44) de courant de deuxième génération similaire dont le port d'entrée (X4) est relié au port d'entrée (X3) du troisième convoyeur (33), le port de référence (Y4) est relié à la masse, la sortie du circuit étant prélevée sur le port de sortie (Z4) dudit quatrième convoyeur (44), tandis que son entrée est constituée par le port de référence (Y1) dudit premier convoyeur (10), de manière à réaliser ainsi un filtre passe-bande dont les caractéristiques sont réglables par modifications d'au moins un des courants de polarisation appliqués aux dits convoyeurs.