Brevet FR2850499A1 — publié le 20040730

PROCEDE ET CIRCUIT DE CORRECTION DE L'OFFSET D'UNE CHA NE D'AMPLIFICATION La présente invention concerne la correction de l'offset d'une chaîne d'amplification, et en particulier de l'offset d'une chaîne d'amplification et de filtrage passe-bas. Une chaîne d'amplification et de filtrage est par 5 exemple utilisée en sortie d'un bloc d'antenne d'un téléphone portable pour amplifier et filtrer un signal bruité reçu avec une faible amplitude. Les amplificateurs utilisés dans une telle chaîne présentent fréquemment un offset auquel s'ajoutent les signaux reçus par les amplificateurs. Cet offset réduit la 10 valeur maximale des signaux qui peuvent être reçus par les amplificateurs sans que les amplificateurs ne soient saturés, ce qui réduit les performances de la chaîne. L'offset d'une chaîne d'amplification est généralement corrigé en retranchant du signal reçu en entrée de la chaîne un signal de correction sensiblement 15 égal à l'offset de la chaîne. La figure 1 représente de manière très schématique une chaîne d'amplification et de filtrage 2 munie d'un circuit 4 de correction d'offset. La chaîne 2 et le circuit de correction 4 sont intégrés sur une même puce. La chaîne 2 comporte une borne 20 d'entrée I recevant un signal depuis un bloc d'antenne non représenté et une borne de sortie O. La borne I est reliée à l'entrée d'un amplificateur 6. La sortie de l'amplificateur 6 est filtrée par un filtre passe-bas 8 ayant une fréquence de coupure Fc8 avant d'être fournie à un amplificateur 10. La sortie de l'amplificateur 10 est filtrée par un filtre passe-bas 5 12 ayant une fréquence de coupure Fcl2 avant d'être fournie à la borne de sortie O. Le circuit de correction 4 comporte un automate numérique 14 dont une borne d'entrée est reliée à la borne de sortie O de la chaîne. L'automate 14 fournit par un bus 16 un mot de commande COM à un convertisseur numérique/analogique 10 (DAC) 18. La sortie du convertisseur 18 est reliée à la borne d'entrée I de la chaîne 2. Le circuit de correction 4 comporte en outre un commutateur 20 permettant d'annuler le signal fourni par le bloc d'antenne à la borne d'entrée I. L'automate 14 et le commutateur 20 sont commandés par un moyen non représenté. On considère par la suite que la borne I reçoit depuis le bloc d'antenne un signal d'entrée SI et des signaux à plus haute fréquence, et que la borne O fournit en réponse un signal de sortie SO. Si les signaux à plus haute fréquence sont totalement supprimés par les filtres de la chaîne 2; si G est le 20 gain de la chaîne 2 et A est l'offset de la chaîne 2; et si 6 est un signal de correction, positif ou négatif, fourni en permanence sur la borne d'entrée I par le convertisseur 18 en réponse au mot COM, on a en fonctionnement normal de la chaîne SO = G. (A-t6+SI). La valeur du signal de correction 6 est déterminée lors d'une phase de réglage de manière à minimiser la somme A+6. Lors de la phase de réglage, le commutateur 20 est ouvert. La sortie O fournit alors un signal de sortie SO = G(A 8). Au début de la phase de réglage, l'automate 14 fournit un mot de commande 30 COM tel que le convertisseur 18 produit un signal de correction 6 nul, puis il mesure le signe du signal SO. L'automate 14 modifie alors la valeur du mot COM jusqu'à l'une quelconque de deux valeurs consécutives entre lesquelles le signal SO = G(A+6) change de signe. Cette valeur du mot COM, pour laquelle la somme 35 A+6 est minimale, est ensuite mémorisée et fournie en permanence au convertisseur 18. La phase de réglage est terminée, le commutateur 20 est fermé et la chaîne peut fonctionner normalement. Selon une variante, l'automate peut au début de la phase de réglage fournir un mot de commande COM pour lequel il est prévu que la somme A+8 est nulle, puis ajuster la valeur du signal 8. Le circuit de correction précédent fonctionne de manière satisfaisante mais il nécessite une phase de réglage qui peut être trop longue. En effet, dans certains systèmes tels que des téléphones portables, le signal SI est reçu sous forme de 10 paquets séparés par des périodes d'inactivité. Pour limiter la consommation du système, la chaîne d'amplification 2 n'est activée que pour recevoir chaque paquet et mise hors tension pendant les périodes d'inactivité. Or l'offset de la chaîne d'amplification 2 peut varier d'une activation de la chaîne à 15 l'autre, par exemple à la suite d'un changement de la température ou de la tension d'alimentation. Ainsi, la phase de réglage du circuit de correction d'offset peut être mise en oeuvre après chaque activation de la chaîne 2. Plus la phase de réglage est longue, et plus la chaîne 2 doit être mise sous 20 tension longtemps avant la réception du paquet, ce qui accroît la consommation du système. On a vu que la phase de réglage du circuit de correction 4 consiste en une modification des bits du mot COM par l'automate numérique 14. A chaque fois que l'automate 25 numérique 14 modifie un bit du mot COM, et par là le signal 8 fourni à l'entrée de la chaîne, il doit attendre une durée prédéterminée t pour être sr que la chaîne a bien répercuté la modification jusqu'à sa sortie SO avant de mesurer le signe du signal SO. En pratique, si la chaîne présente une fréquence de 30 coupure Fc (la plus faible des fréquences de coupure Fc8 et Fcl2 des filtres 8 et 12), la durée prédéterminée t dépend de l/Fc. Si le mot COM comprend n bits, la phase de réglage dure n fois la durée t. Pour réduire la durée de la phase de réglage on est donc amené à réduire le nombre de bits du mot COM, ce qui réduit 35 la précision de la correction de l'offset A. Une solution à ce problème consiste à ne pas utiliser le circuit de correction 4 précédent, et à utiliser un circuit de correction analogique qui ne nécessite aucune phase de réglage et retranche du signal SI la partie continue d'un signal 5 de réaction égal à la division du signal de sortie SO par le gain G de la chaîne. Cependant, un tel circuit de correction est coteux car il impose d'utiliser un condensateur de grande taille pour extraire la partie continue du signal de réaction. Un objet de la présente invention est de prévoir un 10 circuit de correction d'offset peu coteux et réglable rapidement. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé de correction d'offset peu coteux et rapide à mettre en oeuvre. De façon générale, la présente invention consiste à raccourcir la durée de la phase de réglage en accroissant la fréquence de coupure de la chaîne. Pour cela, la présente invention prévoit, lors de la phase de réglage, d'accroître la fréquence de coupure de chaque filtre passe-bas de la chaîne en 20 réduisant la valeur des condensateurs utilisés dans chaque filtre. Plus particulièrement, la présente invention prévoit un circuit de correction de l'offset d'une chaîne d'amplification et de filtrage passebas ayant un gain prédéterminé et 25 une fréquence de coupure prédéterminée dépendant de la valeur d'au moins un condensateur, comprenant un moyen de correction pour retrancher de l'entrée de la chaîne un signal de correction dépendant de la valeur d'un mot numérique programmable, un automate numérique pour, pendant une phase de réglage, rechercher 30 puis mémoriser l'une de deux valeurs consécutives du mot numérique entre lesquelles le signal de sortie de la chaîne change de signe, le signal d'entrée étant annulé pendant une phase de réglage, et comprenant un moyen pour, pendant la phase de réglage, réduire la valeur dudit au moins un condensateur par 35 rapport à sa valeur normale de fonctionnement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la chaîne a une fréquence de coupure prédéterminée dépendant de la valeur de plusieurs condensateurs, et le circuit de correction de l'offset de la chaîne comprend un moyen pour, pendant la phase 5 de réglage, réduire la valeur de chaque condensateur par rapport à sa valeur normale de fonctionnement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen pour réduire la valeur dudit au moins un condensateur consiste en un moyen pour commuter ledit au moins un conden10 sateur avec un condensateur de valeur inférieure à la valeur normale de fonctionnement dudit au moins un condensateur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit au moins un condensateur est formé d'un condensateur de faible valeur relié en parallèle à une pluralité de petits conden15 sateurs reliés chacun en série avec un commutateur programmable respectif, et le moyen pour réduire la valeur dudit au moins un condensateur est apte à commander l'ouverture des commutateurs programmables. La présente invention vise également un procédé de 20 correction de l'offset d'une chaîne d'amplification et de filtrage passe-bas d'un signal d'entrée, ayant un gain prédéterminé et une fréquence de coupure prédéterminée dépendant de la valeur d'au moins un condensateur, comprenant les étapes suivantes; a/ annuler le signal d'entrée de la chaîne; b/ retrancher de l'entrée de la chaîne un signal de correction dépendant de la valeur d'un mot numérique et modifier ladite valeur depuis une valeur initiale prédéterminée jusqu'à l'une quelconque de deux valeurs consécutives entre lesquelles le signal de sortie de la chaîne change de signe; et 30 c/ mémoriser la valeur du mot numérique la valeur dudit au moins un condensateur étant pendant la mise en oeuvre de l'étape b/ réduite par rapport à sa valeur normale de fonctionnement de manière à accroître la fréquence de coupure. 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, précédemment décrite, représente de manière schématique une chaîne d'amplification et de filtrage munie d'un circuit de correction d'offset classique; la figure 2 représente de manière schématique une 10 chaîne d'amplification et de filtrage munie d'un circuit de correction d'offset selon la présente invention; la figure 3 représente de manière schématique un premier exemple de filtre muni d'un élément de réglage selon la présente invention pour accroître sa fréquence de coupure; la figure 4 représente de manière schématique un deuxième exemple de filtre muni d'un élément de réglage selon la présente invention pour accroître sa fréquence de coupure; et la figure 5 illustre la structure d'un condensateur réglable utilisé selon un mode de réalisation de l'invention. De mêmes références représentent de mêmes éléments à la figure 1 et aux figures suivantes. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de la présente invention sont représentés. La figure 2 représente de manière schématique une 25 chaîne d'amplification et de filtrage 2 munie d'un circuit de correction d'offset selon la présente invention. La chaîne 2 a la même structure qu'en figure 1. En plus de l'automate 14, du convertisseur numérique/analogique 18 et du commutateur 20, le circuit selon l'invention comporte des éléments de réglage 22 et 30 24, détaillés par la suite, qui lorsqu'ils sont activés augmentent les fréquences de coupure des filtres 8 et 12. Les éléments de réglage 22 et 24 sont activés lors de la phase de réglage. La fréquence de coupure de la chaîne 2 augmente alors de Fc à Fc'. Lors de la phase de réglage, la 35 durée d'attente entre chaque modification d'un bit du mot COM et la mesure du signe du signal SO correspondant à cette modification diminue de t à t'. t' étant inférieure à t, on pourra en une durée donnée faire plus d'essais et donc utiliser un mot COM comportant un nombre de bits élevé, et augmenter la précision de la correction d'offset de la chaîne. A titre d'exemple, si la fréquence de coupure Fc de la chaîne est de 100 kHz et si la fréquence de coupure Fc' modifiée selon la présente invention est de 300 kHz, le nombre ni de bits du mot COM d'un circuit de correction selon la présente 10 invention peut être 3 fois supérieur au nombre de bits n du même mot dans un circuit de correction classique. Si la durée T disponible pour la phase de réglage est de 14 Eis et si t = 0. 35/Fc = 3,5 Ets et t' = 0.35/Fc' = 1.16 jts, n est égal à 4 et n' à 12. Si A peut varier entre -0,5 et +0,5 volt, le signal 15 de correction ô a une précision de 62.5 millivolts s'il est produit par le convertisseur numérique-analogique 18 en réponse à un mot COM de n = 4 bits et une précision de 244 microvolts s'il est produit selon la présente invention en réponse à un mot COM de n' = 12 bits. La figure 3 représente un mode de réalisation du filtre 8 de la figure 2 et de l'élément de réglage 22 selon l'invention pour accroître la fréquence de coupure du filtre 8. Le filtre 12 et l'élément de réglage 24 selon l'invention peuvent respectivement avoir la même structure que le filtre 8 et 25 l'élément 22. Le filtre 8 comporte une borne d'entrée 25 et une borne de sortie 26 reliées par une résistance R. Un condensateur C a une première borne reliée à la borne de sortie du filtre 8 et une deuxième borne reliée à une tension de mode commun, ici la masse. L'élément de réglage 22 comporte un condensateur C' de 30 valeur inférieure à celle du condensateur C, dont une borne est reliée à la sortie du filtre 8 et dont une autre borne est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un commutateur SW'. L'élément 22 comporte en outre un commutateur SW interposé entre la deuxième borne du condensateur C et la masse. En fonctionnement normal, les commutateurs SW et SW' sont respectivement fermé et ouvert et la fréquence de coupure du filtre 8 est Fc = 1/2ZRC. Lors de la phase de réglage, l'élément 22 est commandé pour que les commutateurs SW et SW' 5 soient respectivement ouvert et fermé. La fréquence de coupure du filtre 8 est alors Fc' = 1/2tRC' > Fc. Le choix de la valeur du condensateur C' permet de déterminer la fréquence de coupure Fc'. L'élément de réglage 22 est particulièrement simple et peu coteux à mettre en oeuvre, ce qui représente un avantage 10 supplémentaire de la présente invention. La présente invention a été décrite en relation avec une chaîne d'amplification référencée à une tension de mode commun et ayant une seule borne d'entrée I et une seule borne de sortie 0, mais l'homme du métier adaptera sans difficulté la 15 présente invention à une chaîne d'amplification différentielle ayant deux bornes d'entrée différentielles et deux bornes de sortie différentielles. Une telle chaîne utilisera des filtres différentiels. Un tel filtre différentiel peut par exemple être formé de deux filtres 8 tels qu'en figure 3 ayant leurs modes 20 communs reliés. L'homme du métier notera qu'un déséquilibre entre les résistances R des deux filtres 8 composant un filtre différentiel introduit également un offset dans la chaîne qui utilise ce filtre. L'haome du métier notera également que l'accroissement de la fréquence de coupure du filtre selon l'invention 25 par réduction de la valeur des condensateurs du filtre ne modifie pas l'offset introduit par le filtre dans la chaîne. Cela permet un réglage précis du signal de correction de l'offset de la chaîne et constitue un avantage supplémentaire de la présente invention. La présente invention a été décrite en relation avec une chaîne d'amplification et de filtrage utilisant des filtres ayant une entrée en tension et une sortie en tension, mais la présente invention s'applique également à une chaîne utilisant d'autres types de filtres, par exemple des filtres ayant une entrée en courant et une sortie en tension tels qu'un filtre de Ranch. La figure 4 représente un exemple de filtre 27 ayant une entrée en courant 28 et une sortie en tension 29 utilisable 5 dans une chaîne d'amplification et de filtrage. La borne d'entrée 28 du filtre 27 est reliée à la borne d'entrée d'un amplificateur à transrésistance 30. La borne de sortie de l'amplificateur 30 est reliée à la borne d'entrée d'un montage intégrateur formé d'un amplificateur 32 de gain infini et d'un 10 condensateur Cl reliés en parallèle. La borne de sortie de l'amplificateur 32 est reliée à la borne de sortie 29 du filtre 27. Un condensateur C2 et une résistance R2 sont reliés en parallèle entre les bornes d'entrée et de sortie du filtre 27. La borne d'entrée du filtre 27 est en outre reliée à une tension 15 d'alimentation Vcc par un condensateur C3 et une résistance R3 connectés en parallèle. La présente invention prévoit d'ajouter au filtre 8 des éléments de réglage 34, 36 et 38 permettant respectivement de remplacer les condensateurs Cl, C2 et C3 par des condensateurs de valeur inférieure Cl', C2', C3' lors de la 20 phase de réglage. En pratique, si le filtre 27 est intégré sur une puce, chaque condensateur C (Cl, C2, C3) est formé d'un condensateur de faible valeur Cr relié en parallèle à une pluralité de petits condensateurs Cr', Cr" reliés chacun en série avec un commuta25 teur programmable SWr', SWr" respectif. La figure 5 illustre une telle structure, qui permet d'ajuster les valeurs des condensateurs C pour compenser d'éventuelles dérives dues à une fluctuation du processus de fabrication de la puce. Pour cela, après fabrication de la puce, 30 un moyen d'étalonnage est prévu pour programmer la fermeture du nombre de commutateurs SWr', SWr" approprié pour que les condensateurs C aient la valeur voulue. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, les éléments de réglage du circuit de correction permettent d'ouvrir 35 temporairement les commutateurs SWr', SWr" lors de la phase de réglage du circuit de correction pour donner aux condensateurs C une valeur minimale. Deux condensateurs de réglage Cr', Cr" ont été représentés mais en pratique un plus grand nombre de condensateurs de réglage sera utilisé. L'homme du métier notera que des moyens selon la présente invention pour accroître la fréquence de coupure d'une chaîne d'amplification et de filtrage en réduisant la valeur des condensateurs des filtres passe-bas de la chaîne sont utilisables quelle que soit la structure des filtres passe-bas. Cela 10 constitue un avantage supplémentaire de la présente invention. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. En particulier, la présente invention a été décrite en relation avec un circuit de correction d'une chaîne 15 d'amplification/filtrage comportant deux amplificateurs et deux filtres, mais l'homme du métier adaptera sans difficulté la présente invention au circuit de correction de toute chaîne d'amplification/filtrage comportant au moins un filtre passe-bas et dont la fréquence de coupure dépend de la valeur d'au moins 20 un condensateur. La présente invention a été décrite en relation avec une chaîne d'amplification/filtrage fournissant un signal de sortie nul en réponse à un signal d'entrée nul lorsque l'offset est corrigé, mais l'homme du métier adaptera sans difficulté la 25 présente invention à une chaîne d'amplification/filtrage fournissant un signal de sortie non nul en réponse à un signal d'entrée nul lorsque l'offset est corrigé. La présente invention a été décrite en relation avec un circuit de correction permettant de corriger l'offset avec 30 une grande précision en une durée de réglage donnée, mais l'homme du métier adaptera sans difficulté la présente invention à un circuit de correction permettant de corriger l'offset sans amélioration de précision mais en une durée de réglage réduite, ou faisant un compromis entre la précision de la correction de 35 l'offset et la durée de la phase de réglage. il La présente invention a été décrite en relation avec un circuit de correction dont la phase de réglage n'a pas été détaillée, mais l'homme du métier adaptera sans difficulté la présente invention à toute phase de réglage appropriée d'un 5 circuit de correction. Par exemple, la phase de réglage peut consister, à partir d'une valeur médiane du mot de commande, à modifier bit après bit de la valeur du mot de commande en commençant depuis le bit de poids le plus fort et jusqu'au bit de poids le plus faible. REVENDICATIONS 1. Circuit (4) de correction de l'offset d'une chaîne (2) d'amplification et de filtrage passe-bas ayant un gain prédéterminé (G) et une fréquence de coupure prédéterminée (Fc) dépendant de la valeur d'au moins un condensateur (C; Cl, C2, C3), comprenant: un moyen de correction (18) pour retrancher de l'entrée de la chaîne un signal de correction (6) dépendant de la valeur d'un mot numérique programmable (COM) ; un automate numérique (14) pour, pendant une phase de 10 réglage, rechercher puis mémoriser l'une de deux valeurs consécutives du mot numérique entre lesquelles le signal de sortie (SO) de la chaîne change de signe, le signal d'entrée étant annulé pendant une phase de réglage; caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (22, 24 34, 36, 38) pour, pendant la phase de réglage, réduire la valeur dudit au moins un condensateur (C; Cl, C2, C3) par rapport à sa valeur normale de fonctionnement. 2. Circuit selon la revendication 1 de correction de l'offset d'une chaîne (2) ayant une fréquence de coupure prédé20 terminée (Fc) dépendant de la valeur de plusieurs condensateurs (Cl, C2, C3), comprenant un moyen (34, 36, 38) pour, pendant la phase de réglage, réduire la valeur de chaque condensateur (Cl, C2, C3) par rapport à sa valeur normale de fonctionnement. 3. Circuit selon la revendication 1, dans lequel le 25 moyen (22, 24; 34, 36, 38) pour réduire la valeur dudit au moins un condensateur (C; Cl, C2, C3) consiste en un moyen pour commuter ledit au moins un condensateur avec un condensateur (C' ; Cl', C2', C3') de valeur inférieure à la valeur normale de fonctionnement dudit au moins un condensateur. 4. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un condensateur (C) est formé d'un condensateur de faible valeur (Cr) relié en parallèle à une pluralité de petits condensateurs (Cr', Cr") reliés chacun en série avec un commutateur programmable respectif (SWr', SWr"), dans lequel le moyen pour réduire la valeur dudit au moins un condensateur (C) consiste en un moyen pour ouvrir les commutateurs programmables. 5. Procédé de correction de l'offset d'une chaîne (2) d'amplification et de filtrage passe-bas d'un signal d'entrée 5 (SI+N), ayant un gain prédéterminé (G) et une fréquence de coupure prédéterminée (Fc) dépendant de la valeur d'au moins un condensateur (C; Cl, C2, C3), comprenant les étapes suivantes a/ annuler le signal d'entrée (SI+N) de la chaîne; b/ retrancher de l'entrée de la chaîne un signal de 10 correction (5) dépendant de la valeur d'un mot numérique (COM) et modifier ladite valeur depuis une valeur initiale prédéterminée jusqu'à l'une quelconque de deux valeurs consécutives entre lesquelles le signal de sortie (SO) de la chaîne change de signe; et c/ mémoriser la valeur du mot numérique (COM) caractérisé en ce que pendant la mise en oeuvre de l'étape b/ la valeur dudit au moins un condensateur (C; Cl, C2, C3) est réduite par rapport à sa valeur normale de fonctionnement de manière à accroître la fréquence de coupure (Fc).