Brevet FR2739990A1 — publié le 19970418

L'invention concerne un dispositif de circuit intégré ayant une caractéristique de diode, comprenant, disposé dans le trajet de courant entre le côté entrée et le côté sortie du dispositif, le circuit sourcedrain d'un premier transistor. Les systèmes d'identification sans contact com- prennent au moins un support de données (transpondeur) et au moins une unité d'écriture/lecture. La communication entre le support de données et l'unité d'écriture/lecture s'effectue sans contact. Les supports de données con- tiennent un circuit intégré qui tire son énergie d'un champ à haute fréquence par l'intermédiaire d'une bobine. Cependant, non seulement la tension d'alimentation du circuit intégré est produite par l'intermédiaire de cette bobine, la transmission des données se déroule également à travers elle. Le circuit intégré contient la mémoire de données et tous les circuits nécessaires au déroulement de la communication de données. En outre, l'énergie nécessaire au circuit intégré doit être obtenue au moyen d'un redresseur à partir de la tension de bobine induite par l'appareil d'écriture/lecture. Comme redresseur, on peut utiliser par exemple le redresseur en pont bidirec- tionnel intégré décrit dans le document DE-34 00 973 A1. Ce dispositif redresseur a l'avantage que les différents éléments du pont ne produisent pas de chute de tension. Cependant, ce redresseur bidirectionnel a l'inconvénient, en cas d'utilisation de transistors MOS, que le courant peut refluer depuis le côté tension continue au côté ten- sion alternative. A sa sortie doit donc être prévu une diode ou un transistor MOS monté en diode pour empêcher ce retour de courant. Or, une diode à semi-conducteur ou un transistor MOS monté en diode produisent une chute de tension d'au moins 0,7 V environ. L'invention a donc pour but d'indiquer un dis- positif du circuit capable d'assurer un redressement du courant et occasionnant seulement une chute de tension de quelques millivolts. Conformément à l'invention, partant d'un dispo- sitif de circuit intégré comme défini au début, on ob- tient ce résultat par le fait que le dispositif possède un premier étage inverseur dont la sortie est couplée en réaction à son entrée et dont l'alimentation en tension s'effectue par la tension appliquée au côté sortie du dispositif de circuit, un deuxième étage inverseur dont l'entrée reçoit le signal de sortie du premier étage in- verseur et dont l'alimentation en tension s'effectue par la tension appliquée au côté entrée du dispositif, ainsi qu'un troisième étage inverseur dont l'entrée reçoit le signal de sortie du deuxième étage inverseur, dont l'ali- mentation en tension s'effectue par la tension appliquée au côté sortie du dispositif et dont le signal de sortie est envoyé à l'électrode de commande du premier transis- tor et règle par conséquent la circulation du courant dans le trajet de courant du dispositif. Selon un mode de réalisation avantageux, les trois étages inverseurs sont formés par des transistors fonctionnant contre des sources de courant. Un autre mode de réalisation avantageux du dis- positif de circuit intégré selon l'invention prévoit que chaque étage inverseur est formé du montage en série des circuits source-drain d'un transistor à canal P et d'un transistor à canal N, que le point de connexion des tran- sistors à canal N et à canal P forme la sortie de l'in- verseur et que l'électrode de commande du transistor à canal P forme l'entrée de l'inverseur. Le transistor à canal P peut notamment être relié au potentiel côté sor- tie et le transistor à canal N peut être relié au poten- tiel de masse commun. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un dispositif de circuit intégré à caracté- ristique de diode selon l'invention; - la figure 2 montre l'exemple de réalisation selon la figure 1 avec des transistors fonctionnant contre des sources de courant comme étages inverseurs; et - la figure 3 montre l'application du disposi- tif selon la figure 1 pour l'alimentation en tension d'un circuit intégré d'identification. La figure 1 représente un premier exemple de réalisation du dispositif de circuit intégré à caracté- ristique de diode selon l'invention. Il comprend un tran- sistor à effet de champ P0 disposé dans le trajet du cou- rant. Le circuit source-drain de ce transistor, circuit qui est rendu passant ou bloqué, assure la fonction d'une diode. Si la tension VRF côté entrée est plus grande que la tension VDD côté sortie du dispositif, l'électrode de commande de ce transistor est attaquée de manière que le transistor devienne conducteur et qu'un courant puisse circuler. Si le rapport des tensions est inversé et la tension VDD côté sortie est plus grande que la tension VRFp côté entrée, l'électrode de commande est attaquée de manière que le transistor soit bloqué et qu'une circula- tion de courant en sens contraire soit empêchée. L'attaque ou pilotage de l'électrode de com- mande du transistor Po est assuré par trois étages inver- seurs 1 - 3 montés l'un derrière l'autre. Un premier étage inverseur 1 reçoit sa tension d'alimentation à par- tir du potentiel VDD côté sortie du dispositif. La sortie de cet étage est couplée en réaction à son entrée. A la sortie de cet étage, ou a son entrée, s'établit ainsi un niveau de signal compris entre le potentiel de masse VSS commun du dispositif et la tension VDD côté sortie. Le signal de sortie A du premier étage inverseur 1 est envoyé à l'entrée d'un deuxième étage inverseur 2. La tension d'alimentation du deuxième étage inverseur est dérivée de la tension VRF côté entrée du dispositif. Le signal de sortie B du deuxième étage inverseur 2 est envoyé à l'entrée d'un troisième étage inverseur 3. La tension d'alimentation du troisième étage inverseur 3 est dérivée de la tension VDD côté sortie. Le signal de sortie C du troisième étage inverseur 3 est envoyé à l'électrode de commande du transistor Po, qui est du type MOS à canal P, de sorte que ce signal détermine la circulation de courant dans le trajet du courant du dispositif de circuit. En raison du rétrocouplage de la sortie à l'en- trée, il s'établit à la sortie du premier étage inverseur 1 un signal qui présente à peu près la moitié de la ten- sion VDD côté sortie. Comme l'alimentation en tension du deuxième étage inverseur 2 est dérivée de la tension côté entrée, le signal de sortie A du premier étage inverseur suffit seulement à l'attaque du deuxième étage inverseur si la tension VDD côté sortie est plus grande que la ten- sion VRF côté entrée. Le signal de sortie B du deuxième étage inverseur correspond alors essentiellement au po- tentiel de masse VSS commun et est ensuite inversé une nouvelle fois par le troisième étage inverseur 3. Comme la tension d'alimentation du troisième étage inverseur est dérivée de la tension VDD côté sortie, le signal de sortie C du troisième étage inverseur correspond essen- tiellement à la tension VDD côté sortie. Ce signal est envoyé à l'électrode de commande du transistor MOS à ca- nal P, se trouvant dans le trajet du courant entre le côté entrée et le côté sortie du dispositif de circuit, transistor qui est bloqué en conséquence. Si la tension VDD côté sortie est plus petite que la tension VRF côté entrée, le signal de sortie B du deuxième étage inverseur 2 correspond essentiellement à la tension VRF côté entrée. Ce signal suffit pour attaquer le troisième étage inverseur 3. Le signal de sortie du troisième étage inverseur correspond alors essentiellement au potentiel de masse VSS commun. De ce fait, le transistor MOS à canal P, monté dans le trajet du courant, est rendu conducteur, de sorte qu'un courant peut circuler depuis le côté entrée jusqu'au côté sortie. Le comportement de diode est produit par un di- mensionnement dissymétrique approprié des inverseurs. Ce dimensionnement dissymétrique conduit à la chute de ten- sion, le long du dispositif, de quelques millivolts. Avec une structure absolument symétrique, le circuit ne fonc- tionnerait pas. La figure 2 montre le dispositif de circuit se- lon la figure 1 avec des étages inverseurs réalisés par des transistors à canal P fonctionnant contre des sources de courant. Ces dernières sont formées par un montage de courant dit à miroir (à rapport géométrique des aires d'émetteur) composé de quatre transistors à canal N, dé- signés par N1 - N4. Le premier transistor Ni de ce mon- tage, appelé également montage de courant symétrique, est connecté en diode et relié d'un côté à travers la résis- tance R à la tension VRF côté entrée et de l'autre au po- tentiel de masse VSS commun. Les électrodes de commande des quatre transistors N1 - N4 du montage de courant sy- métrique sont reliées entre elles et à travers la résis- tande R à la tension VRF côté entrée. Le premier étage inverseur A est constitué par un premier transistor à canal P, désigné par P1, ensemble avec le quatrième transistor N4 du montage de courant sy- métrique. La sortie du premier étage inverseur, située au point de connexion des deux transistors, est reliée en retour à l'électrode de commande du premier transistor P1, laquelle correspond à l'entrée de l'étage inverseur. Le montage en série des circuits source-drain du premier transistor à canal P, P1, et du quatrième transistor N4 du montage de courant symétrique, est connecté entre la tension VDD côté sortie et le potentiel de masse VSS com- mun. Le deuxième étage inverseur B est constitué par un deuxième transistor à canal P, désigné par P2, et le deuxième transistor N2 du montage de courant symétrique. Le montage en série des circuits sourcedrain des deux transistors P2 et N2 se trouve entre la tension VRF côté entrée et le potentiel de masse commun. L'entrée du deuxième étage inverseur, formée par l'électrode de com- mande du deuxième transistor à canal P, est reliée à l'électrode de commande du premier transistor à canal P. Le point de connexion entre le deuxième transistor à ca- nal P, P2, et le deuxième transistor N2 du montage de courant symétrique, correspond à la sortie du deuxième étage inverseur et est relié à l'entrée du troisième étage inverseur prévu à la suite. Cet étage est constitué du montage en série d'un troisième transistor à canal P, désigné par P3, et le troisième transistor N3 du montage de courant symétrique. Ce montage en série est relié d'un côté à la tension VDD côté sortie et de l'autre au poten- tiel de masse VSS commun. Le point de connexion entre les deux transistors est relié à l'électrode de commande du transistor Po dont le circuit source-drain se trouve dans le trajet du courant du dispositif de circuit. Le comportement de diode est produit par un di- mensionnement dissymétrique approprié des transistors. Ce dimensionnement dissymetrique conduit à la chute de ten- sion de quelques millivolts le long du dispositif. Avec une structure absolument symétrique, le circuit ne fonc- tionnerait pas. Le transistor Po est rendu conducteur tant que la tension VDD côté sortie est plus petite que la tension VRF côté entrée. Si la tension VDD côté sortie est plus grande que la tension VRF côté entrée, le transistor Po est bloqué et empêche un courant dans la direction de retour. Le dispositif présente par conséquent une caractéristique de diode, sauf qu'il n'y a pas de chute de tension, ou qu'il se produit seulement une très petite chute de tension le long du circuit rendu passant ou blo- qué par le transistor Po. La figure 3 représente le support de données ou transpondeur 10 d'un système d'identification sans contact. Le transpondeur 10 est formé d'un circuit oscil- lant, possédant une bobine L et un condensateur C, et d'un circuit intégré 11. Ce dernier présente deux bornes auxquelles est raccordé le circuit oscillant. Un appareil d'écriture/lecture produit un champ alternatif externe qui génère dans la bobine une tension alternative in- duite, laquelle est redressée par un redresseur en pont bidirectionnel 12 et envoyée à travers la diode électro- nique 13 au bloc logique et de mémorisation 14 du circuit intégré 11 en tant que tension d'alimentation VDD. La diode électronique 13 de la figure 4 correspond à l'un des dispositifs de circuit montrés par les figures 1 et 2. Le circuit intégré 11 amortit à son tour la bobine par la charge R connectée en parallèle, de manière que l'in- formation à lire soit transmise à l'appareil externe d'écriture/lecture. La puce 11 ne présente pas de chute de tension notable dans son circuit d'entrée, pas plus sur le redresseur 12, que sur la diode électronique 13. De ce fait, la portée ou distance effective à l'intérieur de laquelle le circuit intégré 11 peut encore être ali- menté suffisamment en énergie, peut être augmentée consi- dérablement. Dans le dispositif selon l'exemple de réalisa- tion décrit, les transistors à canal P et à canal N peu- vent être intervertis au cas o les signes des potentiels sont inversés en même temps, sans que soit créé un nou- veau dispositif de circuit non couvert par l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de circuit intégré ayant une ca- ractéristique de diode, comprenant, disposé dans le tra- jet de courant entre le côté entrée et le côté sortie du dispositif, le circuit source-drain d'un premier transis- tor (Po), caractérisé en ce qu'il possède un premier étage inverseur (1) dont la sortie est couplée en réac- tion à son entrée et dont l'alimentation en tension s'ef- fectue par la tension (VDD) appliquée au côté sortie du dispositif de circuit, un deuxième étage inverseur (2) dont l'entrée reçoit le signal de sortie du premier étage inverseur (1) et dont l'alimentation en tension s'effec- tue par la tension (VRF) appliquée au côté entrée du dis- positif, ainsi qu'un troisième étage inverseur (3) dont l'entrée reçoit le signal de sortie du deuxième étage in- verseur (2), dont l'alimentation en tension s'effectue par la tension (VDD) appliquée au côté sortie du disposi- tif et dont le signal de sortie est envoyé à l'électrode de commande du premier transistor (PO) et règle par conséquent la circulation du courant dans le trajet de courant du dispositif. 2. Dispositif de circuit intégré selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que les trois étages in- verseurs (1... 3) sont formés par des transistors (Pl... P3) fonctionnant contre des sources de courant (N2... N4). 3. Dispositif de circuit intégré selon la re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque étage inverseur est formé du montage en série des circuits source-drain d'un transistor à canal P (P1... P3) et d'un transistor à canal N (N2... N4), que le point de connexion des transistors à canal N et à canal P forme la sortie de l'inverseur et que l'électrode de commande du transistor à canal P forme l'entrée de l'inverseur. 4. Dispositif de circuit intégré selon la re- vendication 3, caractérisé en ce que le transistor à canal P est relié au potentiel (VDD) côté sortie du dispositif et le transistor à canal N est relié au potentiel de masse commun.