Brevet FR2789532A1 — publié le 20000811

GENERATEUR DE RAMPE DE TENSION ET GENERATEUR DE RAMPE DE COURANT COMPRENANT UN TEL GENERATEUR Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un générateur de rampe de tension. L'invention concerne également un générateur de rampe de courant permettant de convertir en rampe de courant une rampe de tension. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans des circuits tels que, par exemple, les circuits convertisseurs de tension continue en mode courant. Les circuits convertisseurs de tension continue en mode courant comprennent un circuit de régulation incluant un générateur de rampe de courant nécessaire à la stabilisation du circuit de régulation. Il est donc nécessaire que le générateur de rampe de courant présente des variations technologiques ainsi que des variations en température faibles. Un générateur de rampe de courant selon l'art antérieur est représenté en figure 1. Le générateur de rampe de courant est constitué d'un circuit générateur de rampe de tension et d'un circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant. Le circuit générateur de rampe de tension est composé d'un générateur de courant Igl et d'une capacité C. Le courant Igl charge la capacité C selon la loi: AVc 1 = - xIgl At C o Vc est la tension aux bornes de la capacité C. Comme cela est connu de l'homme de l'art, le courant Igl peut s'écrire: Vgl Igl = Klx gl Rgl avec Vgl une tension de référence telle que, par exemple, une tension communément appelée tension de "Bandgap", Rgl la résistance du générateur de courant, K1 un coefficient de proportionnalité. Le circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant est constitué d'un amplificateur opérationnel A, de trois transistors Tl, T2, T3 et d'une résistance Rs. L'amplificateur opérationnel A comprend une première entrée (e-), une deuxième entrée (e+) et une sortie. Le transistor T1 est un transistor MOS de type N comprenant une grille, une source et un drain et les transistors T2 et T3 sont des transistors MOS de type P comprenant, chacun, une grille, une source et un drain. La première entrée (e-) de l'amplificateur opérationnel A est reliée à la source du transistor T1 dont la grille est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel A et le drain au drain du transistor T2. La deuxième entrée (e+) de l'amplificateur opérationnel A est reliée à une première bonne de la capacité C dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit. La source du transistor T1 est reliée à une première borne de la résistance Rs dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit. Les transistors T2 et T3 sont montés en miroir de courant. La source du transistor T2 est reliée à une tension de polarisation V+. Le drain et la grille du transistor T2 sont reliés entre eux et à la grille du transistor T3 dont la source est reliée à la tension de polarisation V+ et le drain au circuit (non représenté sur la figure) qui recueille le courant Is dont la variation en fonction du temps constitue la rampe de courant. De façon connue en soi, la variation du courant Is en fonction du temps est donnée par l'équation: AIs 1 Vgl 1 S= - xx K1 x- At C Rgl Rs AIs Il s'ensuit que la variation de la pente At dépend directement des variations des résistances Rgl et Rs et de la capacité C. Les résistances Rgl et Rs peuvent présenter des dispersions de l'ordre de +20%. Ces dispersions se retrouvent alors entièrement sur la rampe de courant (+40%). Selon l'art connu, les dispersions de la rampe de courant sont corrigées en ajustant la résistance Rs. Il est alors nécessaire de mettre en oeuvre une séquence de tests pour régler la valeur de la résistance Rs. A cette fin, il est prévu d'utiliser des points mémoire de type fusibles pour ajuster la rampe de chaque circuit. Ce réglage est une opération fastidieuse. Par ailleurs, la conception de la résistance Rs comme résultant d'une combinaison de fusibles nécessite l'occupation d'une place relativement encombrante sur le circuit. De plus, les résistances Rgl et Rs présentent des variations en température. Ces variations sont également répercutées sur la rampe de courant. L'ajustement de la résistance Rs n'étant valable qu'à la température à laquelle il est réalisé, la dépendance en température n'est pas corrigée. L'invention ne présente pas ces inconvénients. En effet, l'invention concerne un générateur de rampe de tension comprenant une capacité et un circuit de charge de la capacité permettant de générer un courant de charge de la capacité, le circuit de charge de la capacité comprenant un générateur de courant de résistance Rg2. Le circuit de charge de la capacité comprend des moyens permettant que le courant de charge de la capacité soit proportionnel à (Re/Rg2) 2 o Re est une résistance. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les moyens permettant que le courant de charge de la capacité soit proportionnel à la quantité (Re/Rg2)2 comprennent un miroir de courant dégénéré. Par miroir de courant dégénéré, il faut entendre un miroir de courant dont le rapport des courants n'est pas égal au rapport des surfaces des transistors MOS qui le constituent. L'invention concerne également un générateur de rampe de courant comprenant un générateur de rampe de tension et un circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant. Le générateur de rampe de tension est un générateur de rampe de tension tel que celui selon l'invention mentionné ci-dessus. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, les composants constituant le générateur de rampe de tension et le générateur de rampe de courant sont réalisés en technologie CMOS. L'invention concerne également le cas o les composants sont réalisés dans une technologie différente de la technologie CMOS telle que, par exemple, la technologie bipolaire. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention fait en référence aux figures ci-annexées parmi lesquelles: - la figure 1 représente un générateur de rampe de courant selon l'art antérieur, - la figure 2 représente un générateur de rampe de tension selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, - la figure 3 représente un générateur de rampe de courant selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention La figure 1 a été décrite précédemment, il est donc inutile d'y revenir. La figure 2 représente un générateur de rampe de tension selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. Le circuit générateur de rampe de tension comprend un générateur de courant Ig2, une résistance Re, une capacité C et deux transistors MOS T4 et T5 de type P comprenant, chacun, une grille, un drain et une source. Le transistor T4 a sa source reliée à une première borne de la résistance Re dont la deuxième borne est reliée à une tension d'alimentation V+. Le drain et la grille du transistor T4 sont reliés à une première borne du générateur de courant Ig2 dont la deuxième borne est reliée à la masse. Le transistor T5 a sa grille reliée à la grille du transistor T4, sa source reliée à la tension d'alimentation V+ et son drain relié à une première borne de la capacité C dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit. Préférentiellement, l'effet de substrat est supprimé sur les transistors T4 et T5 et la tension de seuil Vth4 du transistor T4 est égale à la tension de seuil Vth5 du transistor T5. Le courant Ig2 parcourt la résistance Re, il vient donc: Re x Ig2 + VGST4 - Vth4 = VGST5 - Vth5, avec VGST4 la tension grille/source du transistor T4 et VGST5 la tension grille/source du transistor T5. Selon l'invention, la résistance Re est choisie de façon telle que: Re x Ig2 "VGST4-Vth4 Il vient donc: VGST5 - Vth5 # Re x Ig2 En technologie CMOS, le courant qui parcourt le transistor T5 s'écrit: x Cox W IT5 2 x x (VGST5 - Vth5) 2 L -7 avec p la mobilité des porteurs, Cox la capacité de grille du transistor T5, W la largeur de canal du transistor T5, L la longueur de canal du transistor T5. Il vient donc: p x Cox W 2 IT5 = T -- x (Re x Ig2) Le courant Ig2 peut s'écrire: Ig2 = K2 x Vg2 Rg2 avec Vg2 une tension de référence, Rg2 la résistance du générateur de courant, K2 un coefficient de proportionnalité. Préférentiellement, la tension Vg2 est T proportionnelle à la quantité k-, o k est la q constante de Boltzmann, T la température absolue et q la charge de l'électron. Il vient donc: -pxCox W CRe 2 2 IT5 = x-) x K22 x Vg2 2 L Rg2 Le courant IT5 est le courant qui charge la capacité C. Il s'ensuit que l'équation qui traduit la charge de la capacité C s'écrit: AVc 1 x Cos W (Re 2 2 = - x x - x _x K2 x Vg2. At C 2 L g2 La présence de la résistance Re permet avantageusement de compenser les variations de la résistance Rg2. Les résistances Re et Rg2 sont choisies de même type technologique, permettant ainsi de compenser leurs dispersions. Il est alors possible, par exemple, d'obtenir AVc une variation de la pente de l'ordre de +25% pour At une variation des résistances Rg2 et Re de l'ordre de +20% chacune, soit +40% au total. La résistance Re est choisie préférentiellement avec un coefficient de variation en température du même ordre de grandeur que celui de la résistance Rg2. Il est alors possible de compenser les variations en température due à la résistance Rg2. Préférentiellement, comme cela a été mentionné précédemment, la tension Vg2 est proportionnelle à la T quantité k -. q La mobilité des porteurs varie proportionnellement à T-3/2. Il s'ensuit que la rampe de AVc vaie/rp tension varie proportionnellement à Tl/2. At La figure 3 représente un générateur de rampe de courant selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. Le générateur de rampe de courant comprend un circuit générateur de rampe de tension tel que celui décrit en figure 2 et un circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant. Le circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant est constitué d'un amplificateur opérationnel A, de trois transistors T1, T2, T3 et d'une résistance Rs. Les trois transistors Tl, T2, T3 et la résistance Rs sont connectés comme représenté en figure 1. De même, la première entrée (e-) de l'amplificateur opérationnel A est reliée à la source du transistor T1 dont la grille est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel A. La deuxième entrée (e+) de l'amplificateur opérationnel A est reliée à une première borne de la capacité C dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit. Is étant le courant qui parcourt le transistor AIs - T3, la rampe de courant s'écrit: At AIs 1 AVc = - X A At Rs At o AVC est la rampe de tension telle que calculée en At description de la figure 2. Ainsi, tous les avantages décrits pour le circuit générateur de rampe de tension en figure 2 sont-ils également des avantages concernant le générateur de rampe de courant selon l'invention. Comme cela a été mentionné précédemment, la AVc rampe de tension varie en température selon une At loi en T/2. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, la résistance Rs est une résistance implantée de type N choisie avec un coefficient de variation en température positif permettant que la variation en température de la rampe de courant varie en température selon une loi en Tn o n est inférieur à Afin de réduire l'effet des variations technologiques sur la rampe, la capacité C est la capacité de grille d'un transistor MOS dont les dispersions technologiques compensent les dispersions technologiques du transistor T5. REVENDICATIONS 1. Générateur de rampe de tension (-c) comprenant une capacité (C) et un circuit de charge de la capacité permettant de générer un courant de charge de la capacité (IT5), le circuit de charge de la capacité comprenant un générateur de courant (Ig2) de résistance Rg2, caractérisé en ce que le circuit de charge de la capacité comprend des moyens (Re, T4, T5) permettant que le courant de charge de la capacité soit proportionnel à (Re/Rg2)2 o Re est une résistance. 2. Générateur de rampe de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge de la capacité est un circuit de type miroir de courant dégénéré. 3. Générateur de rampe de tension selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de type miroir de courant dégénéré est constitué d'un premier transistor (T4) MOS de type P comprenant une grille, un drain et une source et d'un deuxième transistor (T5) de type P comprenant une grille, un drain et une source, la source du premier transistor (T4) étant reliée à une première borne de la résistance Re dont la deuxième borne est reliée à une tension d'alimentation (V+), le drain et la grille du premier transistor (T4) étant reliés à une première borne du générateur de courant (Ig2) dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit, la grille, la source et le drain du deuxième transistor (T5) étant respectivement reliés à la grille du premier transistor (T4), à la tension d'alimentation (V+), et à une première borne de la capacité (C) dont la deuxième borne est reliée à la masse du circuit. ZZ 4. Générateur de rampe de tension selon la revendication 3, caractérisé en ce que la capacité (C) est une capacité de grille de transistor MOS. 5. Générateur de rampe de tension selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le courant (Ig2) généré par le générateur de courant s'écrit: Vg2 Ig2 = K2 xVg2 Rg2 o Vg2 est une tension de référence proportionnelle à T la quantité k- o k est la constante de Boltzmann, T q la température absolue et q la charge de l'électron. (AIS) 6. Générateur de rampe de courant (-t) comprenant un générateur de rampe de tension AVc et un circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant, caractérisé en ce que le générateur de rampe de tension est un générateur de rampe de tension selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Générateur de rampe de courant A) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit permettant de convertir la rampe de tension en rampe de courant comprend une résistance (Rs) permettant de convertir la rampe de tension --) en rampe de courant (AIS) 8. Générateur de rampe de courant selon la revendication 7, caractérisé en ce que la résistance (Rs) permettant de convertir la rampe de tension (-AIS) en rampe de courant est une résistance implantée ayant un coefficient en température positif.