Brevet FR2802366A1 — publié le 20010615

BASCULE ANALOGIQUE A CEMDE PAR MPULSIONS La présente invention concerne une bascule analogique à commande par impulsions, c'est-à-dire un circuit dont l'état de sortie est l'un ou l'autre de deux états de tension et dont la commande correspond à une suite d'impulsions, une ou plusieurs impulsions faisant passer la bascule d'un premier état à un deuxième état et une impulsion supplémentaire faisant revenir la bascule du deuxième état au premier état. Une telle bascule peut par exemple servir à commnander la grille d'un transistor MOS, le premier état correspondant à un niveau de tension propre à rendre ce transistor MOS passant et l'autre état correspondant à un niveau de tension propre à blo- quer le transistor MOS. Un premier objet de l'invention est de prévoir une telle bascule qui soit de structure particulièrement simple. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle bascule susceptible de fournir des niveaux de tension élevés. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle bascule qui soit commandable ou bien par une succession d'impulsions positives ou bien par une succession d'impulsions négatives. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle bascule qui soit simplement modifiable pour fournir en sortie un niveau de tension positif ou négatif. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la pré- sente invention prévoit une bascule analogique comrandée par impulsions comprenant un moyen de charge; un moyen de stockage de charge connecté au moyen de charge; un moyen de détection de la tension aux bornes du moyen de stockage; et un moyen de décharge du moyen de stockage quand le moyen de détection a détecté que la tension aux bornes du moyen de stockage a atteint un seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de stockage comprend un condensateur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de décharge comprend un thyristor. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de détection comprend une diode Zener. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen de charge comprend un condensateur en série avec une première diode entre une première borne d'entrée et une première borne du moyen de stockage, et une deuxième diode connectée entre le point de connexion dudit condensateur et de la première diode et une deuxième borne d'alimentation connectée à la deuxième borne du moyen de stockage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la bascule analogique comprend deux bornes d'entrée; deux bornes de sortie; un premier condensateur de stockage connecté aux bornes de sortie; un circuit de charge, connecté entre les bornes d'entrée et le premier condensateur, comprenant un deuxième condensateur relié à une borne d'entrée en série avec une diode connectée à la première borne du premier condensateur, et une deuxième diode connectée entre le point de raccordement du deuxième condensateur et de la diode et la deuxième borne du premier condensateur, et reliée à la deuxième borne d'entrée; un thyristor connecté aux bornes du condensateur; et une diode Zener connectée entre la gâchette du thyristor et une borne représentative de la tension sur le condensateur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la diode Zener est connectée au point de raccordement entre le deuxième condensateur et la première diode. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 représente un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2A représente une succession d'impulsions susceptibles d'être appliquées à une bascule telle que celle de la figure 1; la figure 2B représente la tension de sortie d'une bascule telle que celle de la figure 1 recevant les impulsions illustrées en figure 2A; et la figure 3 représente une variante de réalisation de la bascule selon la présente invention. Le circuit de la figure 1 comprend un moyen d'accumu- lation de charge ou de stockage de tension représenté sous forme d'un condensateur C. Le condensateur C est connecté à des bornes d'entrée 1 et 2 par l'intermédiaire d'un circuit de charge 4. La sortie du condensateur C est connectée à des bornes de sortie 6 et 7. La borne 7 est directement reliée à la borne 2 et constitue par exemple une borne de masse. Un moyen de décharge constitué par exemple d'un thyristor à gâchette de cathode Thl est connecté aux bornes du condensateur C. Il est également prévu un moyen de détection de la tension aux bornes du condensateur C. Dans le mode de réalisation représenté, le circuit de charge 4 comprend un condensateur Ci dont une première borne est connectée à la borne d'entrée 1 et dont la deuxième borne est connectée à l'anode d'une diode Dl. La cathode de la diode Dl est connectée à la première borne du condensateur C. Le point de raccordement 5 du condensateur Cl et de la diode Di est connecté par l'intermédiaire d'une diode D2 à la deuxième borne d'entrée 2 et à la deuxième borne du condensateur C, l'anode de la diode D2 étant du côté de la deuxième borne d'entrée 2. En figure 1, le moyen de détection est constitué d'une diode Zener Zl dont l'anode est connectée à la borne de gâchette du thyristor Thl et dont la cathode est connectée au point d'interconnexion 5. Le fonctionnement du circuit de la figure 1 va être dé- crit en relation avec les figures 2A et 2B. A un instant to auquel le front montant d'une impulsion apparaît entre les bornes 1 et 2, la tension VO de cette impul- sion se répartit entre les condensateurs Cl et C. Si Cl et C ont des valeurs identiques, et en appelant Vbe la chute de tension en direct aux bornes de la diode Dl, la tension VOUT aux bornes du condensateur C sera: VOUT = 4(V0 - Vbe). A 1 ' instant t1 auquel l'impulsion se termine, le condensateur Cl se décharge à travers la diode D2 tandis que le condensateur C reste chargé du fait de la présence de la diode Dl. A l'impulsion suivante, à l'instant t2, la charge aux bornes du condensateur C augmente et plus particulièrement tend vers: VOUT = x(vin - Vbe). Ainsi, en absence du circuit de détection et de décharge, la charge aux bornes du condensateur C tendrait à croître à chaque impulsion vers une valeur asymptotique égale à VO - Vbe. Toute- fois, quand la tension aux bornes du condensateur C atteint une tension de seuil VT qui dépend de la tension d'avalanche VZl de la diode Z1 (VT # VZl - 2Vbe si l'on considère que l'on a une chute de tension Vbe aux bornes de la diode D2 et une chute de tension Vbe entre la gâchette et la cathode du thyristor), le thyristor Thl entre en conduction et demeure en conduction tant que le courant qui le traverse est supérieur à son seuil. Ainsi, le condensateur C se décharge sensiblement complètement. La tension de seuil VT est de préférence choisie ccmme dans l'1exem- ple représenté pour que le thyristor vienne en conduction dès la deuxième impulsion, à l'instant t2. Ensuite, à chaque impulsion suivante, on passera successivement d'un état haut à un état bas, comme le représente la figure 2B. On a ainsi obtenu simplement une bascule à ccmmande par impulsions. On notera que le circuit ci-dessus est susceptible de nombreuses variantes. - On pourra obtenir un dispositif à trois états en choisissant le seuil de la diode Zener de sorte que la tension VT soit supérieure à la tension que l'on atteint à l'instant t2. Alors, à la deuxième impulsion on passe d'un premier état haut à un deuxième état haut plus élevé avant de retomber à un état bas à la troisième impulsion. - Tout moyen de charge incrémentielle, autre que le circuit particulier comprenant les éléments Cl, Dl et D2, pourra être choisi pour accumuler des charges dans le condensateur C à chaque arrivée d'une impulsion. L'homme de l'art pourra s'inspi- rer de divers circuits existants de pompe de charge ou de multiplieur de tension. - On pourra insérer dans la branche de commutation un moyen de limitation de courant. - Le moyen de décharge pourra être tout circuit assu- rant la fonction mise en oeuvre par le thyristor Thl, à savoir un circuit de commutation susceptible de passer dans un état de conduction quand il reçoit une impulsion et de rester dans cet état de conduction jusqu'à ce que le courant ou la tension à ses bornes soit passé en dessous d'un seuil bas. - Enfin, le moyen de détection de la tension aux bornes du condensateur pourra être tout moyen plus sophistiqué que la diode Zener Zl. Par ailleurs, on a représenté la diode Zener Z1 connectée à la borne 5 plutôt qu'à la borne de sortie 6. Une connexion à la borne de sortie 6 serait également possible mais cela nécessiterait d'utiliser une diode Zener de très bonne qualité à faible résistance de fuite, pour que le condensateur C ne se décharge pas entre deux impulsions. On notera que le circuit de la figure 1 peut être conmmaandé aussi bien par une succession d'impulsions négatives que par une succession d'impulsions positives. Dans le cas d'impul- sions négatives, le condensateur C se chargera à chaque front montant d'une impulsion (le deuxième front de cette impulsion) et la commutation d'un état au suivant se produira au front montant de l'impulsion suivante (le deuxième front de cette impulsion). Ainsi, de la même manière que précédemment, la première impulsion (ou plus exactement le deuxième front de cette première impulsion) met la borne 6 à niveau haut et la deuxième impulsion la remet à niveau bas. La figure 3 représente une variante de circuit de la présente invention dans laquelle de mêmes éléments ont été dési- gnés par de mêmes références. Les polarités des diodes Dl et D2 sont inversées par rapport à celles de la figure 1 de même que les polarités du thyristor et de la diode Zener. Ces éléments sont désignés par les mêmes références qu'en figure 1 avec un indice prime. Le thyristor Thl' est un thyristor à gâchette d'anode. Ce circuit fonctionne comme le précédent sauf que la borne 6 passe, par rapport à la borne 7 d'une valeur sensiblement nulle à une valeur négative. Ainsi, la présente invention permet de commander tout type de transistor MOS ou autre composant à commande en tension nécessitant une tension positive ou une tension négative pour sa conmmande. En outre, comme on l'a vu précédemment, ce circuit est simplement commandable par des impulsions positives ou négatives. Un autre avantage de la bascule selon l'invention est qu'aucune alimentation auxiliaire n'est nécessaire pour la faire fonctionner. REVENDICATIONS 1. Bascule analogique conmmandée par impulsions compre- nant: un moyen (Cl, Dl, D2) de charge; un moyen (C) de stockage de charge connecté au moyen de charge; un moyen (Zl) de détection de la tension aux bornes du moyen de stockage; et un moyen (Thl) de décharge du moyen de stockage quand le moyen de détection a détecté que la tension aux bornes du moyen de stockage a atteint un seuil prédéterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de stockage comprend un condensateur (C). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de décharge comprend un thyristor (Thl). 4. Bascule analogique selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le moyen de détection comprend une diode Zener (Zl). 5. Bascule analogique selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le moyen de charge comprend un condensateur (Cl) en série avec une première diode (Dl) entre une première borne d'entrée (1) et une première borne du moyen de stockage, et une deuxième diode (D2) connectée entre le point de connexion dudit condensateur et de ladite première diode et une deuxième borne d'alimentation (2) connectée à la deuxième borne du moyen de stockage. 6. Bascule analogique selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comprend: deux bornes d'entrée (1, 2); deux bornes de sortie (6, 7); un premier condensateur de stockage (C) connecté aux bornes de sortie; un circuit de charge, connecté entre les bornes d'en- trée et le premier condensateur, comprenant un deuxième condensateur (Cl) relié à une borne d'entrée en série avec une première diode (D1) connectée à la première borne du premier condensateur, et une deuxième diode (D2) connectée entre le point de raccordement du deuxième condensateur (Cl) et de la première diode (Dl) et la deuxième borne du premier condensateur (C), et reliée à la deuxième borne d'entrée; un thyristor (Thl) connecté aux bornes du condensa- teur; et une diode Zener (Z1) connectée entre la gâchette du thyristor et une borne représentative de la tension sur le condensateur. 7. Bascule analogique selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la diode Zener est connectée au point de raccordement entre le deuxième condensateur et la première diode.