Brevet FR3003709A1 — publié le 20140926

B12155 - 11-GR2-1110 1 CIRCUIT DE GÉNÉRATION D'UNE TENSION DE RÉFÉRENCE Domaine La présente demande concerne de façon générale les circuits électroniques générant des tensions de référence (Bandgap reference). L'invention concerne de tels circuits, que ceux-ci soient autonomes ou embarqués dans un circuit électronique comportant d'autres fonctions telles que, par exemple, un circuit de lecture d'une mémoire ou un circuit de régulation de pompe de charge. Exposé de l'art antérieur Un circuit générant une tension de référence de type « bandgap » est généralement basé sur la combinaison d'éléments résistifs et de transistors bipolaires. Pour une même variation de température, les tensions issues d'éléments résistifs et les tensions issues de transistors bipolaires varient de manière antagoniste. On combine alors ces tensions. Résumé Un objet d'un mode de réalisation est de proposer un circuit de génération d'une tension de référence qui pallie tout 20 ou partie des inconvénients des circuits connus. Un autre objet d'un mode de réalisation est d'améliorer la stabilité de la tension générée. B12155 - 11-GR2-1110 2 Ainsi, un mode de réalisation prévoit un circuit de génération d'une tension de référence comprenant : un premier étage de génération d'un premier courant de référence proportionnel à la température ; un deuxième étage de génération d'un deuxième courant de référence inversement proportionnel à la température ; et un troisième étage de génération de la tension de référence tenant compte des premier et deuxième courants. Selon un mode de réalisation, le premier étage 10 comporte un étage différentiel dont : une première branche comprend deux transistors bipolaires en série ; et une deuxième branche comprend deux transistors bipolaires en série. 15 Selon un mode de réalisation, le troisième étage comporte un miroir de courant dont : une première branche comprend, en série, un premier élément résistif, un premier transistor bipolaire et un second élément résistif ; 20 une deuxième branche comprend un deuxième transistor bipolaire dont une base est couplée au point milieu entre le premier transistor et le second élément résistif. Selon un mode de réalisation, le premier courant de référence et le deuxième courant de référence sont sommés, puis 25 recopiés dans le troisième étage. Selon un mode de réalisation, le deuxième étage comporte un bloc de décalage de niveau. Selon un mode de réalisation, le troisième étage est couplé au premier étage au moyen du collecteur du deuxième 30 transistor bipolaire de la deuxième branche. Selon un mode de réalisation, le premier étage comporte, en série, un troisième transistor bipolaire et quatre éléments résistifs. Selon un mode de réalisation, le deuxième étage 35 comporte un transistor bipolaire dont un émetteur est couplé à B12155 - 11-GR2-1110 3 une borne d'un élément résistif, une autre borne étant couplée à une base du transistor bipolaire. Selon un mode de réalisation, le niveau d'un courant de correction peut être ajusté en augmentant la valeur du 5 premier élément résistif. Selon un mode de réalisation, le niveau d'un courant de correction peut être ajusté en augmentant la valeur du second élément résistif. Brève description des dessins 10 Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec la figure 1 jointe qui représente un mode de réalisation d'un circuit générant une tension de référence. 15 Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. L'invention sera décrite en relation avec des transistors en technologie bipolaire. L'invention sera toutefois 20 applicable à toute autre technologie de transistors ou à une combinaison de différentes technologies. L'invention propose un circuit de génération d'une tension de référence, alimenté par exemple par une tension de 1,2V, tel que la précision soit supérieure à 1500 ppm (parties 25 par millions) à une température de 25°C, ou encore une précision de +/- 0,15% à 25°C et un coefficient de température inférieur à 15 ppm pour cette précision. La figure 1 représente un mode de réalisation d'un circuit générant une tension de référence. Ce circuit se compose 30 de plusieurs blocs : un bloc 101 fournit un premier courant IPTAT, une tension de référence et corrige au premier ordre la dérive en température de la tension de référence ; un bloc 102 fournit un second courant ICTAT ; B12155 - 11-GR2-1110 4 un bloc 103 recopie le courant IPTAT vers le bloc 102 ; et un bloc 104 corrige le second ordre de la dérive en température de la tension de référence. Le bloc 101 comporte, en parallèle entre une borne 10 de sortie de fourniture de la tension de référence VREF et une borne 20 d'application d'un potentiel de référence (généralement la masse), deux branches 52 et 54. La première branche 52 comprend, en série entre les bornes 10 et 20 : un transistor bipolaire Q2, de type PNP avec l'émetteur coté borne 10, monté en diode (base couplée au collecteur) ; un élément résistif R10 ; un élément résistif R12 ; un élément résistif R14 ; et un élément résistif R16. La deuxième branche 54 du bloc 101 comprend, en série entre les bornes 10 et 20 : un transistor bipolaire Q4, de type PNP avec l'émetteur couplé à la borne 10, la base du transistor Q4 et celle du transistor Q2 étant couplées à un noeud 12 ; et un étage différentiel 56. L'étage différentiel 56 comporte, en parallèle entre 25 le transistor Q4 et la borne 20 : une première branche comportant un transistor bipolaire Q6, de type PNP avec l'émetteur coté transistor Q4, en série avec un transistor bipolaire Q9, de type NPN avec l'émetteur coté borne 20, la base du transistor Q6 étant couplée 30 au point milieu 14 entre les résistances R10 et R12 ; et une deuxième branche comportant un transistor bipolaire Q8, de type PNP avec l'émetteur coté transistor Q4, en série avec un transistor bipolaire Q10, de type NPN avec l'émetteur coté borne 20, la base du transistor Q8 étant couplée 35 au point milieu 16 entre les résistances R12 et R14, les B12155 - 11-GR2-1110 transistors Q9 et Q10 formant un miroir de courant, leurs bases étant couplées au collecteur du transistor Q10 (noeud 18). Le bloc 104 comporte deux branches 62 et 64. La première branche 62 du bloc 104 comprend, en série 5 entre les bornes 10 et 20 : un élément résistif R20 ; un transistor bipolaire Q22, de type PNP avec l'émetteur coté résistance R20, monté en diode avec sa base couplée à son collecteur ; et un élément résistif R22. La deuxième branche 64 du bloc 104 comprend un transistor bipolaire Q24, de type PNP avec l'émetteur coté borne 10, son collecteur étant couplé au point milieu 32 entre les résistances R14 et R16, sa base étant couplée au point milieu 34, entre le transistor Q22 et la résistance R22. Le bloc 102 comporte, une première branche 66 et une deuxième branche 68. La première branche 66 du bloc 102 comprend, en série entre la borne 10 et le noeud 34 (entre le transistor Q22 et la résistance R22), un élément résistif R18, et un bloc 105 de décalage de niveau (LEVEL SHIFTER). Le bloc 105 est par ailleurs alimenté par la tension VREF. La deuxième branche 68 du bloc 102 comprend, en série entre les bornes 10 et 20 : un transistor bipolaire Q12, de type PNP avec l'émetteur coté borne 10, sa base étant couplée au point milieu 24 entre la résistance R18 et le bloc 105 ; et un transistor bipolaire Q14, de type NPN avec le collecteur coté transistor Q12. Le troisième bloc 103 comporte deux branches 58 et 60. La première branche 58 du bloc 103 comprend, en série entre les bornes 10 et 20 : un transistor bipolaire Q16, de type PNP avec l'émetteur coté borne 10, sa base étant couplée au noeud 12 (base du transistor Q4) ; et B12155 - 11-GR2-1110 6 un transistor bipolaire Q18, de type NPN avec le collecteur coté transistor Q16, la base du transistor Q18 étant reliée à son collecteur et à la base du transistor Q14 du bloc 102 (noeud 30). La deuxième branche 60 du bloc 103 comprend un transistor bipolaire Q20, de type PNP avec l'émetteur coté borne 10, sa base étant couplée au noeud 12 et son collecteur étant relié au noeud 34 du bloc 104. L'étage différentiel 56 du bloc 101 comporte un miroir de courant (transistors Q9 et Q10) et deux transistors Q6 et Q8 de dimensions différentes. Le courant circulant coté transistor Q10 est recopié coté transistor Q9. La surface du transistor Q6 est supérieure à la surface du transistor Q8. En conséquence, la tension base-émetteur du transistor Q8 est supérieure à la tension base-émetteur du transistor Q6. Le courant généré aux bornes de la résistance R10 est en conséquence fonction de la température T, et du rapport r des surfaces entre les transistors Q8 et Q6. On peut exprimer un courant IPTAT (Proportional To Absolute Temperature) : IPTAT = AVBE/R, où AVBE = K.T.ln(r)/q, où K représente la constante de Boltzmann ; q représente la charge de l'électron ; et T représente la température en Kelvin. Le courant IPTAT généré par le transistor Q4 est ensuite recopié avec un facteur multiplicatif dans le transistor Q16 du bloc 103, puis dupliqué du transistor Q18 vers le transistor Q14 du bloc 102. Un courant I= (Complementary To Absolute Temperature 30 Current) est généré par ailleurs dans le bloc 102 par le transistor Q12 et la résistance R18. Le bloc 105 a pour fonction de désolidariser le niveau de tension au noeud 24 du niveau de tension au noeud 34. Ces deux niveaux de tension peuvent évoluer indépendamment l'un de 35 l'autre. B12155 - 11-GR2-1110 7 Les courants I= et IpTA: sont sommés, avec des coefficients de pondération respectifs (désignés de façon arbitraire A et B), puis recopiés dans le bloc 104 sur le noeud 34. Un courant I= est généré par le bloc 104 et injecté dans le bloc 101 sur le point milieu 32 pour participer à la correction de la dérive en température de la tension de référence -\TIREF. Le courant I= dépend de la somme I= IF= et d'un courant fixé par la résistance R22, le transistor Q22 et la résistance R20. Le courant I= injecté dans le bloc 101 peut être modifié de la façon suivante : pour augmenter le courant Iwpd.R, la valeur de la résistance R20 doit, pour une valeur donnée de la résistance R22, être augmentée. A l'inverse, pour diminuer le courant Iapp,R, la valeur de la résistance R22 doit, pour une valeur donnée de la résistance R20, être augmentée. Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'invention ait été décrite en relation avec des exemples de circuits composés de transistors bipolaires NPN, de transistors bipolaires PNP et de résistances, l'invention est applicable à d'autres technologies de transistors, par exemple des transistors CMOS, ou à d'autres arrangements de composants en arrangeant les signaux de commande. REVENDICATIONS1. Circuit de génération d'une tension de référence (VIF) comprenant : un premier étage (101) de génération d'un premier courant de référence proportionnel à la température (I ) PTAT un deuxième étage (102) de génération d'un deuxième courant de référence inversement proportionnel à la température ICTAT ) et un troisième étage (104) de génération de la tension de référence (VREF) tenant compte desdits premier et deuxième 10 courants. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit premier étage comporte un étage différentiel (56) dont : une première branche comprend deux transistors bipolaires (Q6, Q9) en série ; et 15 une deuxième branche comprend deux transistors bipolaires (Q8, Q10) en série. 3. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit troisième étage (104) comporte un miroir de courant dont : 20 une première branche (62) comprend, en série, un premier élément résistif (R20), un premier transistor bipolaire (Q22) et un second élément résistif (R22) ; une deuxième branche (64) comprend un deuxième transistor bipolaire (Q24) dont une base est couplée au point 25 milieu (34) entre le premier transistor (Q22) et le second élément résistif (R22). 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit premier courant (Ipmr) de référence et ledit deuxième courant de référence (IcTAT) sont sommés, puis 30 recopiés dans ledit troisième étage (104). 5. Circuit selon les revendications 1 à 4, dans lequel ledit deuxième étage (102) comporte un bloc de décalage de niveau (105).B12155 - 11-GR2-1110 9 6. Circuit selon la revendication 1 à 5, dans lequel ledit troisième étage (104) est couplé audit premier étage (101) au moyen du collecteur dudit deuxième transistor bipolaire (Q24) de ladite deuxième branche (64). 7. Circuit selon la revendication 1 à 6, dans lequel ledit premier étage (101) comporte, en série, un troisième transistor bipolaire (Q2) et quatre éléments résistifs (R10, R12, R14, R16). 8. Circuit selon la revendication 1 à 7, dans lequel 10 ledit deuxième étage (102) comporte un transistor bipolaire (Q12) dont un émetteur est couplé à une borne d'un élément résistif (R18), une autre borne étant couplée à une base du transistor bipolaire. 9. Circuit selon la revendication 3 et l'une 15 quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le niveau d'un courant généré par ledit troisième étage (IcopR) est ajusté en augmentant la valeur du premier élément résistif (R20). 10. Circuit selon la revendication 3 et l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le niveau d'un 20 courant généré par ledit troisième étage (IcoRR) est ajusté en augmentant la valeur du second élément résistif (R22).