Brevet FR2720568A1 — publié le 19951201

La présente invention concerne un circuit de compensation de température pour transistors bipolaires haute puissance, en particulier, mais non exclusivement destinés à être utilisés dans des amplificateurs de radiofréquence (RF) haute puissance. Dans les amplificateurs RF haute puissance fonctionnant en classe AB, un problème particulier est la non-linéarité du gain du transistor. Ceci peut être dû aux variations d'amplitude du signal RF ou aux variations de la températurc. De façon générale, le transistor est polarisé, sur son électrode de base, par une tension de polarisation choisie de façon que le transistor fonctionne dans la partie AB voulue de la caractéristique de gain. Toutefois, lorsque la température du transistor varie, le point de polarisation change, ce qui altère le gain du transistors Dans un système connu, on compense les variations de la température ambiante en incluant au moins un composant sensible à la température dans le circuit de polarisation, au voisinage du transistor. Le composant sensible à la température possède, comme cela est souhaitable, une caractéristique de réponse en température qui est analogue à celle du transistor. Toutefois, les modulations d'amplitude du signal RF provoquent aussi de rapides variations de la température au niveau de la jonction du transistor. Ces variations ne peuvent pas être compensées de façon précise par un capteur qui ne détecte que les variations lentes de la température, par exemple celles de la température ambiante. Ainsi, d'autres systèmes ont été conçus dans le but de compenser ces variations rapides de la température qui sont dues à la modulation d'amplitude du signal. Dans un semblable système, on utilise un détecteur RF pour contrôler le niveau de puissance de sortie RF et on utilise alors un circuit dc correction complexe pour compenser le circuit de polarisation en fonction du niveau de puissance de sortie RF. Ceci est à la fois complexe et coûteux. Cest donc un but de l'invention de surmonter, ou au moins de réduire, les inconvénients ci-dessus présentés des systèmes connus de compensation de température. Ainsi, I'invention propose un circuit permettant de compenser les variations de température dans un transistor bipolaire haute puissance qui possédé des électrodes de base, de collecteur et d'émetteur et qui est polarisé par un circuit de polarisation, le circuit comprenant un moyen de mesure, servant à mesurer le courant dans l'électrode de base du transistor, et un moyen d'ajustement couplé au moyen de mesure et servant à ajuster le circuit de polarisation en fonction des variations du courant dans l'électrode de base. De préférence, le moyen de mesure comprend au moins une résistance couplée en série, en un certain point, entre une alimentation électrique destinée à l'électrode de base et l'électrode de base. Par exemple, la résistance peut être couplée entre le circuit de polarisation et l'électrode de base, ou bien entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation. Selon un mode dc réalisation, deux résistances sont prévues, I'une entre l'alimentation électrique et Ic circuit de polarisation, et l'autre entre le circuit de polarisation et l'électrode de base. Dans un mode de réalisation préféré, le moyen d'ajustement comprend au moins un circuit dit RC, qui comporte une résistance et un condensateur, le circuit RC étant couplé en série, en un certain point, entre l'alimentation électrique destinée à l'électrode de base et l'électrode de base. Par exemple, le circuit RC peut être couplé entre le circuit de polarisation et l'électrode de base, ou bien entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation. Dans un mode de réalisation, on prévoit deux circuits RC, un entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation et l'autre entre le circuit de polarisation et l'électrode de base. De préférence, la résistance du circuit RC et la résistance du moyen de mesure sont la même. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 représente un schéma simplifié d'un système de base de compensation de température selon un premier mode de réalisation; la figure 2 montre un exemple d'un circuit de polarisation destiné à être utilisé avec le système de la figure 1 ; et la figure 3 représente un système de compensation de température selon un deuxième mode de réalisation. Ainsi, comme représenté sur la figure 1, un transistor RF 1, qui peut faire partie d'un émetteur ou d'un récepteur de radiofréquence (non représenté), est couplé par son électrode de base à un circuit de polarisation 2 de façon à être polarisé par une tension Vbe. Le circuit de polarisation est couplé à une source de tension 3 fournissant une tension d'alimentation Vbb. Le circuit dc polarisation 2 est également couplé de façon à recevoir une tension de référence Vref. Alors qu'on peut utiliser n'importe quel circuit de polarisation, et que divers types en sont connus, un circuit de polarisation 2 approprié est représenté sur la figure 2. Dans le circuit de polarisation 2, I'électrode de collecteur d'un premier transistor T2 est couplée de façon à recevoir la tension d'alimentation Vbb et son électrode d'émetteur est couplée à la sortie fournissant la tension Vhe. L'électrode de base du transistor T2 est couplée à l'électrode de collecteur d'un transistor T1, dont l'électrode d'émetteur est couplée au potentiel de référence de la terre. Une résistance R1 est couplée entre l'électrode de base du transistor T2 et la tension de référence Vref, et une deuxième résistance R2 est couplée entre l'électrode de collecteur du transistor T2 et la tension de référence Vref. Une troisième résistance est couplée entre l'électrode de base du transistor T1 et l'électrode d'émetteur du transistor T2. On revient maintenant à la figure 1, où l'on peut voir qu'une résistance R4 est couplée entre la sortie de tension de polarisation du circuit de polarisation 2 et l'électrode de base du transistor RF 1. Un condensateur Cl est couplé entre l'électrode de base du transistor RF 1 et un potentiel de référence de terre suivant une configuration RC normale, avec la résistance R4. De même, une résistance R5 est couplée entre la source de tension d'alimentation 3 et l'entrée de tension d'alimentation du circuit de polarisation 2. Un condensateur C2 est couplé entre l'entrée de tension d'alimentation du circuit de polarisation 2 et le potentiel de référence de terre suivant une configuration RC normale, avec la résistance R5. Selon une autre possibilité, le condensateur C2 pourrait être couplé entre l'entrée de tension de référence du circuit de polarisation 2 et le potentiel de référence de la terre. A l'aide du circuit de polarisation 2, les variations de température lentes sont compensées par la jonction du transistor T1. La tension de base qui doit être compensée est Vbe, et on réalise cela en utilisant deux constantes de temps électriques, à savoir une pour la compensation de la constante de temps de la puce et une pour la compensation de la constante de temps du boîtier. L'une est produite par la résistance R4 et le condensateur Cl se trouvant entre le circuit de polarisation 2 et la base du transistor RF 1, et l'autre est produite par la résistance R5 et le condensateur C2 se trouvant entre la source de tension d'alimentation 3 et le circuit de polarisation 2. Lorsque le niveau de puissance de sortie du transistor RF 1 augmente, ce qui provoque une augmentation de température, le courant de base du transistor RF 1 augmente de sorte que la tension chute aux bornes de la résistance R4, mais s'élève aux bornes de la résistance R5, si bien que le point de polarisation est modulé correctement. Les condensateurs C1 et C2 commandent la modulation sur la constante de temps correcte, selon les constantes de temps de puce et de boîtier voulues. On aura compris que, selon la précision désirée, on peut ou bien ajouter d'autres configurations RC, ou bien, dans certains cas, une seule pourra être suffisante et on pourra supprimer la résistance R4 et le condensateur C1. La figure 3 représente un mode de réalisation de l'invention qui est utilisé avec une paire de transistors bipolaires 4 et 5 de 100 W chacun, fonctionnant en classe AB dans un émetteur de télévision. Alors qu'un certain nombre d'éléments sont identiques à ceux des figures 1 et 2, dans certain cas ils ont été dédoublés si bien qu'il n'y a qu'un semblable élément pour chacun des deux transistors 4 et 5 et, dans l'autre cas, un unique élément est utilisé pour les deux transistors 4 et 5. les éléments "partagés" qui sont identiques à ceux des figures 1 et 2 sont représentés à l'aide des mêmes numéros de référence et les éléments dédoublés qui sont identiques à ceux des figures 1 et 2 sont représentés à l'aide de numéros de référence identiques en ce qui concerne le transistor 4, mais à l'aide de numéros "primés" en ce qui concerne le transistor 5. Dans ce mode de réalisation, un seul transistor T1 de compensation lente de la température est nécessaire, lequel est couplé à la terre par son électrode de collecteur et à une résistance variable 6 par son électrode d'émetteur, la résistance variable 6 remplaçant la résistance R1 de la figure 2. L'électrode de collecteur du transistor T1 est également couplée à un potentiomètre à prises 7, lequel est couplé, d'un côté, à l'électrode de base du transistor T2 via une résistance 8, et, de l'autre côté, à l'électrode de base du transistor T2' via une résistance 9. Une capacité C2 unique est couplée, dans ce mode de réalisation, entre l'entrée de tension de référence du circuit de polarisation et le potentiel de référence de la terre, les résistances R2 et R2' étant couplées entre l'entrée de tension de référence du circuit de polarisation et l'électrode de collecteur des transistors T2 et T2' respectifs. Ainsi, comme on peut le voir, les variations de la température sont mesurées par les variations de mesure apparaissant dans le courant de base du transistor haute puissance à l'aide d'une résistance, lesquelles variations sont corrélées avec le courant de collecteur passant dans le transistor, et, par conséquent, avec la puissance dissipée. On compense ces variations à l'aide d'une configuration RC, qui ne demande que des composants passifs, pour commander le circuit de polarisation dans lequel la correction a lieu. Ainsi, la compensation des variations thermiques rapides peut être effectuée simplement par adjonction de composants passifs au circuit de polarisation, ce qui est à la fois peu coûteux et facile à faire. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des circuits dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATTONS 1. Circuit permettant de compenser des variations de température dans un transistor bipolaire haute puissance (1) possédant des électrodes de base, de collecteur et d'émetteur et polarisé par un circuit de polarisation (2), le circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mesure (R4; R5) servant à mesurer le courant dans l'électrode de base du transistor, et un moyen d'ajustement (R4, ci ; R5 ; C2), couplé au moyen de mesure, afin d'ajuster le circuit de polarisation en fonction des variations du courant dans l'électrode de base. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mesure comprend au moins une résistance destinée à être couplée en série en un certain point entre l'alimentation électrique (3) destinée à l'électrode de base et l'électrode de base. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance est destinée à être couplée entre le circuit de polarisation et l'électrode de base. 4. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance est destinée à être couplée entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation. 5. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins deux résistances sont prévues, l'une au moins étant destinée à être couplée entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation, et une autre au moins étant destinée à être couplée entre le circuit de polarisation et l'électrode de base. 6. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ajustement comprend au moins un circuit RC, possédant une résistance et un condensateur, qui est destiné à être couplé au moyen de mesure en un certain point entre une alimentation électrique destinée à l'électrode de base et l'électrode de base. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins deux circuits RC sont prévus, au moins l'un deux étant destiné à être couplé entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation, et au moins un autre étant destiné à être couplée entre le circuit de polarisation et l'sélecte de base. 8. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'ajustement comprend au moins un circuit RC, possédant une résistance et un condensateur, destiné à être couplé en série en un certain point entre une alimentation électrique destinée à l'électrode de base et l'électrode de base, et en ce que la résistance du circuit RC et la résistance du circuit de mesure sont la même. 9. Système destiné à compenser les variations de température dans un transistor bipolaire haute puissance (1), le système étant caractérisé en ce qu'il comprend le transistor haute puissance ayant des électrodes de base, de collecteur et d'émetteur, une alimentation électrique (3), un circuit de polarisation (2) couplé entre le transistor bipolaire haute puissance et l'alimentation électrique, et un circuit RC (R4, Cl ; R5, C2) couplé en un certain point entre l'alimentation électrique et l'électrode de base et comprenant une résistance et un condensateur servant à mesurer le courant dans l'électrode de base du transistor et à ajuster le circuit de polarisation en fonction des variations du courant dans l'électrode de base. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit RC est couplé entre le circuit de polarisation et l'électrode de base. 11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit RC est couplé entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation. 12. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins deux circuits RC sont prévus, au moins un étant couplé entre l'alimentation électrique et le circuit de polarisation, et au moins un autre étant couplé entre le circuit de polarisation et l'électrode de base.