Brevet FR2868627A1 — publié le 20051007

Circuit intégré avec réseau résistif à désappariement réduit. L'invention concerne les circuits intégrés avec réseaux résistifs et tout particulièrement ceux présentant un désappariement ( mis match en langue anglaise) réduit. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement au contrôle de gain, en particulier par pas de trois décibels, des amplificateurs à gain variable. Le gain de l'amplificateur est défini par un rapport de résistances faisant intervenir un circuit résistif dans la boucle de rétroaction de l'amplificateur opérationnel et un circuit résistif connectée sur l'entrée de cet amplificateur opérationnel. Les résistances utilisées pour ces circuits peuvent présenter un désappariement important ce qui nuit à la précision du gain. Le désappariement résulte des différences de valeurs existant entre les diverses résistances du circuit, par exemple les tolérances de dimensions résultant de leur procédé de fabrication sur le circuit intégré. L'invention vise à apporter une solution à ce problème. Un but de l'invention est de proposer d'une façon générale un circuit résistif présentant un désappariement réduit, en particulier un circuit résistif ayant une valeur résistive spécifique permettant par exemple un contrôle de gain par pas de 3dB. L'invention propose donc un circuit intégré comprenant un circuit résistif à désappariement réduit comportant un réseau résistif primaire avec plusieurs résistances principales ayant chacune la même valeur principale théorique, par exemple une valeur unitaire. Il comprend en outre une résistance auxiliaire ayant une valeur résistive 2868627 2 théorique auxiliaire égale au produit ou au quotient de ladite valeur résistive principale théorique par. Toutes ces résistances sont mutuellement connectées de façon à conférer au réseau résistif primaire une valeur résistive globale théorique égale à ladite valeur résistive auxiliaire théorique. L'agencement particulier des résistances en combinaison avec l'utilisation de plusieurs résistances théoriquement identiques permet de minimiser le désappariement global du circuit, en minimisant en particulier l'impact du désappariement de la résistance auxiliaire. Par ailleurs, le rapport permet un contrôle de gain d'un amplificateur par pas de 3dB environ (20*log(V)), le désappariement réduit offrant alors une bonne précision dans ce contrôle. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit intégré comporte un réseau résistif primaire qui comprend une résistance principale en série avec un sous-réseau ayant trois branches montées en parallèle, chacune des branches dudit sous-réseau comprenant une résistance principale. De plus, l'une des branches comprend, outre une résistance principale, une résistance auxiliaire montée en série avec ladite résistance principale. La valeur résistive auxiliaire théorique (et donc la valeur résistive globale théorique) est égale à ladite valeur résistive principale théorique multipliée par -N/i. Le réseau précité permet ici de contrôler le gain par pas de +3dB. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le circuit intégré comporte un réseau résistif primaire qui comprend une résistance principale en parallèle avec un sous-réseau constitué de trois résistances principales montées en série. De plus, ledit sous-réseau comprend en outre une résistance auxiliaire, montée en parallèle avec une des résistances principales du sous-réseau. La 2868627 3 valeur résistive auxiliaire théorique est égale à ladite valeur résistive principale théorique divisée par -N/i. Le réseau précité permet ici de contrôler le gain par pas de - 3dB. La résistance auxiliaire peut être simplement réalisée au moyen d'une ligne de polysilicium, par exemple ayant des dimensions lui conférant directement sa valeur théorique égale à Ru Vi ou Ru/h où Ru désigne la valeur résistive de la résistance principale. Cela étant, afin de minimiser encore plus la contribution de la résistance auxiliaire dans le désappariement global du circuit, ladite résistance auxiliaire du circuit intégré peut avantageusement être réalisée, au moins une fois, par un réseau résistif auxiliaire identique à un réseau résistif primaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit résistif 15 du circuit intégré peut comprendre plusieurs réseaux résistifs primaires connectés en parallèle et/ou en série. Selon, une caractéristique générale de l'invention, le circuit intégré comprend en outre un amplificateur opérationnel à gain variable dont la boucle de contre-réaction comporte au moins un circuit résistif à désappariement réduit, des moyens de commutation aptes à activer ou désactiver les différents réseaux résistifs primaires du circuit résistif, et des moyens de commande de gain apte à commander les moyens de commutation en fonction d'une valeur de gain souhaité. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un circuit intégré selon l'invention, 2868627 4 - La figure 2 illustre schématiquement une variante d'un circuit intégré selon l'invention, - la figure 3 illustre schématiquement un deuxième exemple de réalisation d'un circuit intégré selon l'invention, - La figure 4 illustre schématiquement une variante d'un circuit intégré selon l'invention, les figures 5 à 8 illustrent schématiquement des exemples d'applications de réseaux résistifs selon l'invention. Sur la figure 1 la référence Resl représente un exemple d'un réseau résistif primaire selon l'invention. Ce réseau résistif primaire appartient à un circuit résistif CRS 1, qui peut être réalisé de façon intégrée au sein d'un circuit intégré. Le réseau résistif Resl comprend entre les bornes A et B quatre résistances principales Rp, ayant toute la même valeur principale théorique Ru. Ces résistances peuvent être réalisées au sein d'un circuit intégré par une ligne de polysilicium selon un procédé connu de l'homme du métier. Pour ce réseau Resl, une résistance principale Rp est connectée en série avec un sous-réseau, composé de trois branches BR1, BR2 et BR3 parallèles distinctes. Chacune des branches du sous-réseau comprend une résistance principale Rp. Sur l'une des branches du sous-réseau, dans cet exemple la troisième branche BR3, une résistance auxiliaire Rau est montée en série avec la résistance principale Rp de la branche BR3. La résistance auxiliaire Rau peut être connectée indifféremment sur l'une des trois branches du sousréseau. 2868627 5 La valeur théorique de la résistance auxiliaire Rau est égale au produit de la valeur théorique Ru d'une résistance principale Rp par 'fi, soit Ru'J. La valeur résistive globale théorique du réseau résistif Resl est égale à Ru h, comme représenté sur la partie droite de la figure 1 par la résistance équivalente RAB. La résistance auxiliaire Rau peut être réalisée directement à partir d'une résistance non-unitaire en utilisant également par exemple une ligne de polysilicium dont la longueur sera égale à celle de la ligne de polysilicium de la résistance principale Rp, multipliée pari, les largeurs des deux lignes étant identiques. Le désappariement total du réseau résistif Resl s'exprime par la formule suivante: (a(RAB)2_/l6(Rp) 2+/iiza(Rau)\2 RAB) Rp) Rau 1 Les coefficients 1 et.12 sont les contributions respectives des résistances Rp et Rau au réseau résistif Resl, et a désigne l'écart-type. L'agencement du réseau résistif Resl permet de réduire fortement la contribution de la résistance auxiliaire Rau dans le désappariement total. En effet, dans cet exemple, les coefficients îu et /12 ont respectivement les valeurs de 73 % et 3 %. Dans le cas le plus défavorable, l'écart-type de la résistance Rau (dans le cas où Rau est une résistance non-unitaire) est: C a(Rau).30%. Rau) Le cas le plus défavorable est celui où l'on n'a aucun appariement avec la résistance Rp. En effet, dans le cas d'une résistance non-unitaire, aucun appariement n'est garanti par la technologie. Le cas considéré ici est le cas limite en technologie 0,25 m bicmos. La contribution de la résistance Rau devient alors: IG(Rauu) -0,03*0,3 =0, 9% . Par ailleurs, pour une résistance Rp principale ayant comme dimensions, une largeur de 4 m et une longueur de 18,4 m, on a un écart-type de. Rp =1,4% (toujours dans le cas où l'on est en technologie 0,25 m bicmos). La contribution des résistances Rp devient alors: 10 pp) =0,73*0,014=1%. Finalement le désappariement total de la résistance RAB est: ( { B)\2=(0,73*0,014)2+(0,03*0,30)20,0136)2. RAB On remarque donc que non seulement la contribution de Rau dans le désappariement total est faible et peut être négligée, mais que le désappariement total du réseau dont la valeur résistive est Ru'Nti est bien plus faible que celui d'une résistance unique de même valeur Ru-, puisque l'écart-type d'une telle résistance est de 0,3 (30%). En outre, il est possible de diminuer encore la contribution de cette résistance auxiliaire Rau dans le désappariement total, en remplaçant la résistance auxiliaire non-unitaire Rau par un réseau auxiliaire Res2 identique à Resl, tel qu'on le voit sur la figure 2. En effet, la valeur résistive du réseau auxiliaire Res2 est égale à RuVi. L'homme du métier aura remarqué que dans ce cas, la contribution de la résistance Rau, dans le désappariement total du circuit global CRS1 est alors de 0,09%. On peut réaliser cette opération plusieurs fois de façon à diminuer encore la contribution de la résistance Rau dans le désappariement total. La figure 3 représente un deuxième réseau résistif primaire Res3 selon l'invention. Ce réseau résistif primaire appartient à un circuit résistif CRS2 qui peut être réalisé de façon intégrée au sein d'un circuit intégré. De même que pour les résistances du réseau Resl, les résistances du réseau Res3 peuvent être réalisées au sein d'un circuit intégré par une ligne de polysilicium selon un procédé connu de l'homme du métier. Le réseau résistif Res3 comprend entre les bornes C et D quatre résistances principales Rp, ayant toute la même valeur principale théorique Ru. Le réseau Res3 comprend deux branches parallèles BR4 et BR5. La première branche BR4 comporte une résistance principale Rp et la seconde branche BR5 un sous-réseau de trois autres résistances principales Rp. Il est prévu en outre une résistance auxiliaire Rau en parallèle avec l'une des résistances Rp (dans cet exemple, la troisième résistance Rp de la deuxième branche BR5). La résistance auxiliaire Rau pourrait être mise en parallèle indifféremment avec l'une des trois résistances Rp de la branche BR5. La valeur théorique de la résistance auxiliaire Rau est égale au quotient de la valeur théorique Ru d'une résistance principale Rp par Vi, soit Ru/ä. La valeur résistive globale théorique du réseau résistif Res3 est égale à Ru/-ii, comme représenté sur la partie droite de la figure 3 par la résistance équivalente RcD. De façon analogue au réseau Resl, la résistance auxiliaire Rau peut être réalisée directement à partir d'une résistance non-unitaire en utilisant également par exemple une ligne de polysilicium dont la longueur sera égale à celle de la ligne de polysilicium de la résistance principale Rp, divisée par J, les largeurs des deux lignes étant identiques. 2868627 8 D'une façon analogue à ce qui a été expliqué en référence à la figure 1, le désappariement total est réduit et la contribution de la résistance auxiliaire Rau dans ce réseau est minime. Là encore, il est possible d'utiliser un réseau résistif auxiliaire 5 Res4 identique au réseau résistif Res3 pour réaliser la résistance auxiliaire Rau, de façon à réduire encore la contribution de la résistance Rau, comme illustré sur la figure 4. Il est possible d'associer en série ou en parallèle les réseaux primaires résistifs Resl et Res3. En effet, on remarque que l'utilisation 10 de deux résistances RcD en série équivaut à une résistance RAB de valeur De même, l'utilisation de deux résistances RAB en parallèle équivaut à une résistance RcD de valeur 1/-. Un premier exemple d'application des réseaux primaires résistifs 15 Resl et Res3, pour le contrôle du gain d'un montage amplificateur, est présenté sur les figures 5 et 6. La figure 5 illustre un circuit intégré comprenant amplificateur opérationnel différentiel AMPDS à sortie unique. Une résistance d'entrée Rl est connectée sur l'entrée négative de l'amplificateur AMPDS. De même, une résistance R3 est connectée sur l'entrée positive de l'amplificateur AMPDS. En outre, une résistance R4 est connectée entre la tension de mode commun VCM et l'entrée positive de l'amplificateur AMPDS. La tension de sortie du circuit intégré est délivrée par la sortie OUTP de l'amplificateur AMPDS. Une boucle de contre-réaction relie la sortie OUTP de l'amplificateur AMPDS à son entrée négative. Cette boucle de contre-réaction comprend une résistance R2. Les valeurs des quatre résistances du circuit intégré sont ajustables de façon à pouvoir 2868627 9 modifier le gain du montage amplificateur. En effet, le gain est égal à R2/R1 (=R4/R3). La figure 6 décrit plus précisément les réseaux résistifs utilisés pour réaliser les résistances R1, R2, R3 et R4 du montage. Les résistances R1 et R3 sont identiques et formées de quatre réseaux distincts de résistances principales Rp mis en série. Ces quatre réseaux comprennent respectivement une, trois, douze et quarante-huit résistances principales Rp. On peut sélectionner ces réseaux en actionnant des interrupteurs Iii et I3i (i variant de 0 à 3) grâce à un moyen de commande MCM délivrant respectivement des signaux de commande Sli et S3i. Les interrupteurs Ili et I3i peuvent être réalisés au moyen de transistors commandables. Par ailleurs, on peut concevoir des moyens de commande MCM à 15 l'aide de circuits logiques. Les résistances R2 et R4 sont identiques et formées chacune de quatre réseaux résistifs primaires en parallèle. Chacun de ces réseaux peut être sélectionné ou non par l'intermédiaire d'un interrupteur, respectivement les interrupteurs I2i pour les réseaux formant R2, et I4i pour les réseaux formant R4. Ces interrupteurs sont commandés respectivement par les signaux S2i et S4i, délivrés par le moyen de commande de gain MCM. Le premier réseau formant R2 ou R4 est un réseau résistif selon le réseau Res3. Le second réseau Res6 est une résistance principale Rp. Le troisième réseau est un réseau résistif Resl. Le dernier réseau Res5 comprend deux résistances principales Rp en série. L'ouverture ou la fermeture des interrupteurs Ili, I2i, I3i et I4i permet de faire varier le gain du circuit par pas de trois décibels. Le 2868627 10 tableau ci-dessous illustre, par exemple, la manière d'obtenir un gain entre -39 décibels et 6 décibels. I10 1 112 I13 I20 I21 I22 I23 Gain [dB] Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Ouvert 6 Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Ouvert Fermé 3 Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Ouvert Fermé Fermé 0 Fermé Fermé Fermé Ouvert Ouvert Fermé Fermé Fermé -3 Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert -6 Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé -9 Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé -12 Fermé Fermé Ouvert Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé -15 Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert -18 Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé -21 Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé -24 Fermé Ouvert Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé -28 Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert -30 Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé -33 Ouvert Fermé Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé -36 Ouvert Fermé Fermé Fermé Ouvert Fermé Fermé Fermé -39 Étant donnée la symétrie du circuit, l'état des interrupteurs Ili et I2i est respectivement le même que celui des interrupteurs I3i et I4i. Les figures 7 et 8 diffèrent des figures 5 et 6 seulement par le fait que l'amplificateur opérationnel différentiel AMPDD est à sortie différentielle. Aussi, mise à part la connexion de la résistance R4, on retrouve une structure analogue à celle décrite sur les figures 5 et 6. 2868627 11 Le fonctionnement est également identique à celui décrit en référence aux figures 5 et 6. 2868627 12 REVENDICATIONS 1. Circuit intégré comprenant un circuit résistif à désappariement réduit comportant un réseau résistif primaire avec plusieurs résistances principales (Rp) ayant chacune la même valeur principale théorique et une résistance auxiliaire (Rau) ayant une valeur résistive théorique auxiliaire égale au produit ou au quotient de ladite valeur résistive principale théorique par -ä, toutes ces résistances étant mutuellement connectées de façon à conférer au réseau résistif primaire une valeur résistive globale théorique égale à ladite valeur résistive auxiliaire théorique. 2. Circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau résistif primaire comprend une résistance principale (Rp) en série avec un sous-réseau ayant trois branches montées en parallèle, chacune des branches dudit sous-réseau comprenant une résistance principale (Rp) et l'une des branches comprenant, outre une résistance principale (Rp), une résistance auxiliaire (Rau) montée en série avec ladite résistance principale (Rp), ladite valeur résistive auxiliaire théorique étant égale à ladite valeur résistive principale théorique multipliée par 3. Circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau résistif primaire comprend une résistance principale (Rp) en parallèle avec un sous-réseau constitué de trois résistances principales (Rp) montées en série, ledit sous-réseau comprenant en outre une résistance auxiliaire (Rau), montée en parallèle avec une des résistances principales (Rp) du sous-réseau, ladite valeur résistive auxiliaire théorique étant égale à ladite valeur résistive principale théorique divisée par -. 2868627 13 4. Circuit intégré selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que ladite résistance auxiliaire (Rau) est réalisée, au moins une fois, par un réseau résistif auxiliaire identique à un réseau résistif primaire. 5. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit résistif comprend plusieurs réseaux résistifs primaires connectés en parallèle et/ou en série. 6. Circuit intégré selon l'une ces revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un amplificateur opérationnel (AMPDS, AMPDD) à gain variable dont la boucle de contre-réaction comporte au moins un circuit résistif à désappariement réduit, des moyens de commutations (Ili, I2i, I3i et I4i) aptes à activer ou désactiver les différents réseaux résistifs primaires du circuit résistif, et des moyens de commande (MCM) de gain apte à commander les moyens de commutation (Ili, I2i, I3i et I4i) en fonction d'une valeur de gain souhaité.