Brevet FR3052271A1 — publié le 20171208

B15038 - 15-GR2-0783 1 DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE TENSION Domaine La présente demande concerne de façon générale les circuits électroniques et plus particulièrement les dispositifs qui réalisent l'asservissement d'une tension à une autre 5 tension. Exposé de l'art antérieur Les dispositifs qui réalisent l'asservissement d'une tension à une autre comprennent généralement un étage de gain, qui peut être programmable afin d'ajuster la valeur de la 10 tension asservie en fonction des besoins de l'application. Les composants électroniques subissent des variations de leurs grandeurs électriques du fait des variations des procédés de fabrication. Dans le cas des systèmes asservis, ces variations sont généralement également compensées par l'étage à 15 gain programmable. L'utilisation de l'étage à gain programmable à des fins qui peuvent être contradictoires induit la nécessité d'un compromis. Par ailleurs, compenser les variations des procédés de 20 fabrication peut être une méthode complexe ou couteuse à réaliser dans un contexte de production. 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 2 Il existe un besoin d'amélioration de la compensation des variations dues aux procédés de fabrication sans réduire la possibilité d'ajustement de la tension asservie. Résumé Ainsi, un mode de réalisation propose de pallier tout ou partie des inconvénients des solutions actuelles, en rendant l'ajustement du gain et la compensation des variations dues aux procédés de fabrication indépendants l'un de l'autre. Un autre mode de réalisation permet de compenser les 10 effets des procédés de fabrication indépendamment du gain grâce à un facteur de calibration de signe positif. Un autre mode de réalisation permet de compenser les effets des procédés de fabrication grâce à un facteur de calibration dont le signe est programmable. 15 Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif d'asservissement d'une première tension à une seconde tension comprenant : une première borne d'application de la seconde tension ; 20 une seconde borne de fourniture de la première tension ; un comparateur dont une première borne d'entrée est reliée à ladite première borne et dont une deuxième borne d'entrée reçoit une information représentative de la première 25 tension ; et au moins une première source de courant d'intensité programmable, reliée à la deuxième borne d'entrée du comparateur. Selon un mode de réalisation, la valeur du courant de 30 ladite première source de courant est proportionnelle au ratio de la seconde tension par une résistance. Selon un mode de réalisation, ladite première source de courant est couplée entre une première borne d'application d'un premier potentiel et ladite deuxième borne d'entrée. 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 3 Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre une deuxième source de courant programmable, couplée entre une deuxième borne d'application d'un deuxième potentiel et ladite deuxième borne d'entrée. 5 Selon un mode de réalisation, la ou lesdites sources de courant programmables comprennent chacune : une première branche comprenant une source de courant de référence et un premier transistor monté en diode, en série entre une ou ladite première borne d'application d'un premier potentiel et une ou ladite deuxième borne d'application d'un deuxième potentiel ; au moins une seconde branche comprenant un interrupteur programmable et un deuxième transistor, en série entre l'une desdites première et deuxième bornes d'application de potentiel et ladite deuxième borne d'entrée, la grille dudit deuxième transistor étant couplée à celle dudit premier transistor. Selon un mode de réalisation, ladite première borne d'application dudit premier potentiel est couplée à un potentiel 20 d'alimentation. Selon un mode de réalisation, ledit potentiel d'alimentation est la masse. Selon un mode de réalisation, la première source de courant comprend une résistance de valeur programmable dont une 25 première borne est reliée à une borne d'application d'un potentiel d'alimentation, et dont une deuxième borne est reliée à la deuxième borne du comparateur. Selon un mode de réalisation, la première source de courant comprend en série entre une borne d'application d'un 30 potentiel de masse et la deuxième borne du comparateur, une source de tension de valeur programmable et une résistance. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 4 de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente un exemple de dispositif usuel d'asservissement d'une tension à une autre tension ; 5 la figure 2 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'asservissement d'une tension à une autre tension ; la figure 3 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif d'asservissement d'une tension à une autre tension ; et 10 la figure 4 représente un exemple réalisation d'une source de courant utilisée dans les dispositifs des figures 2 et 3. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes 15 références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, les expressions "approxi- mativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. La figure 1 représente un exemple usuel de dispositif asservissant une tension à une autre tension. Le dispositif comprend un amplificateur opérationnel 102, dont une borne 104 d'entrée non-inverseuse est couplée à un générateur 106 (REEERENCE GENERATOR) d'une tension de référence VREF. Une borne 108 d'entrée inverseuse de l'amplificateur 102 est couplée d'une part à une résistance 110, que l'on appellera résistance de pied, de valeur R2 programmable, reliée à une borne 112 d'application d'un potentiel de référence, par exemple la masse GND, et d'autre part à une résistance 114 de valeur R1, reliée à une borne 116 de sortie de l'amplificateur. La valeur de la tension Vout générée sur la borne de sortie 116 de l'amplificateur 102, est obtenue par l'équation suivante : Vout=VREF.(1+R1/R2) (Equation 1). 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 5 Le gain reliant la tension Vout à la tension VREF vaut donc G=(1+R1/R2). De par l'équation 1, la variation de la valeur R2 de la résistance de pied entraine la variation du gain G, ce qui 5 permet d'ajuster la valeur de la tension Vout générée sur la borne 116 de sortie de l'amplificateur 102. En réalité, du fait des variations dues aux procédés de fabrication, le générateur 106 fournit la tension de référence VREF entachée d'une d'erreur de valeur +/-DVREF. 10 De même, l'amplificateur 102 présente des imper- fections qui se traduisent par des tensions d'offset sur ses entrées. Ces tensions d'offset peuvent être modélisées par un générateur (non représenté) de tension de valeur +/-DVOS en série entre le générateur 106 et la borne 104. 15 La valeur de la tension de sortie Vout devient alors : Vout=VREF.(1+R1/R2) +(+/-DVREF+/-DVOS).(1+R1/R2) (Equation 2)), ou encore : Vout=VREF.(1+R1/R2) + Error.(1+R1/R2) (Equation 3), avec Error = +/-DVREF +/-DVOS (Equation 4). 20 L'équation 3, diffère de l'équation 1 par le terme Error.(1+R1/R2) résultant de la somme des erreurs dues aux procédés de fabrication multipliée par le gain G. Ce terme d'erreur qui s'ajoute à la valeur de la tension de sortie doit être compensé. 25 En faisant varier la valeur R2 de la résistance de pied, on peut réduire, voire supprimer, la contribution du terme d'erreur à l'obtention de la valeur de la tension de sortie. Toutefois cela influe sur le gain, ainsi une telle compensation peut être contradictoire avec la possibilité d'ajuster librement 30 le gain pour les besoins de l'application. Il n'est donc pas possible de jouer indépendamment sur le gain et sur la compensation de manière efficace. Un autre inconvénient de cette méthode de compensation est le fait que la fonction de compensation ou calibration est 35 non linéaire, car la valeur de la tension de sortie varie de 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 6 façon inversement proportionnelle à la résistance de pied. Cette non-linéarité rend la calibration complexe et peut être couteuse à implémenter en production. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un 5 dispositif asservissant une tension à une autre tension. Par rapport au dispositif de la figure 1, le dispositif de la figure 2 comporte une source de courant 118 (I) d'intensité Itrim programmable, reliée d'une part à la borne 108 d'entrée inverseuse de l'amplificateur 104 et d'autre part à une 10 borne 120 d'application d'un potentiel d'alimentation VDD. L'introduction de la source de courant 118 modifie l'équation 3 qui devient l'équation suivante : Vout=VREF.(1+R1/R2) + Error.(1+R1/R2) -Itrim.R1 (Equation 5), 15 avec : -Itrim.R1 définissant un facteur de calibration. D'après l'équation 5, en faisant varier la valeur de l'intensité Itrim de la source de courant 118, on peut compenser, voire annuler, le terme d'erreur Error.(1+R1/R2), et 20 ceci sans influence sur la valeur du gain (1+R1/R2). On a donc réalisé un dispositif d'asservissement d'une tension à une autre tension pour lequel l'ajustement du gain et la compensation des variations dues aux procédés de fabrication sont réalisables de manière indépendante. 25 Dans un autre mode de réalisation, la source de courant 118 de la figure 2 est reliée d'une part à la borne 112 de référence et d'autre part à la borne 108 inverseuse de l'amplificateur. On obtient alors l'équation suivante : 30 Vout=VREF.(1+R1/R2) + Error.(1+R1/R2) +Itrim.R1 (Equation 6) La source de courant compense alors le terme d'erreur, avec un signe inversé par rapport à l'équation 5. La figure 3, décrit un mode de réalisation combinant 35 les deux modes de réalisation précédents. Par rapport au 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 7 dispositif de la figure 2, une deuxième source de courant 122 (I') d'intensité Itrim' programmable est reliée d'une part à la borne 112 et d'autre part à la borne 108. Dans ce mode de réalisation, l'une ou l'autre des 5 sources de courant est active pour la compensation. Cela présente l'avantage de donner la possibilité à l'utilisateur d'injecter ou de prélever du courant dans la boucle en fonction du signe de la valeur du terme d'erreur. En variante, la source de courant programmable 118 est 10 réalisée sous la forme d'une résistance de valeur variable connectée entre les bornes 120 et 108. Selon une autre variante, la source de courant 122 est réalisée sous la forme d'un générateur de tension variable et d'une résistance, en série entre les bornes 112 et 108. 15 La figure 4 décrit un mode de réalisation des deux sources de courant 118 et 122 utilisées dans les précédents modes de réalisation. La source de courant 118 comprend : une première branche comprenant en série, entre la 20 borne 120 d'application du potentiel d'alimentation VDD et la borne 112 d'application de la masse, un transistor 402 de type PMOS monté en diode et une première source de courant 404 de référence ; une ou plusieurs autres branches Bi, i variant de 1 à 25 n, comprenant, en série entre la borne 120 et la borne 108 de l'amplificateur, un transistor de type PMOS 406i dont la grille est reliée à celle du transistor 402, et un interrupteur 408i. La source de courant 122 comprend : une première branche comprenant en série entre la 30 borne 120 et la borne 112, un transistor 410 de type NMOS monté en diode et une deuxième source de courant 412 de référence ; une ou plusieurs autres branches Ck, k variant de 1 à m, comprenant chacune en série entre la borne 108 et la borne 112, un interrupteur 418k et un transistor de type NMOS 414k. 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 8 Toutes les grilles des transistors 414k sont reliées ensemble à la grille du transistor 410. Les états respectifs des différents interrupteurs sont programmés afin d'obtenir l'intensité du courant voulue pour la 5 compensation. On notera que pour chaque source de courant, le nombre de branches, et les rapports de surface entre les transistors des différentes branches sont choisis en fonction des besoins de l'application. 10 Dans un mode de réalisation, les sources de courant 404 et 412, sont générées en divisant la tension de référence VREF par une résistance de valeur R, de même nature que les résistances 110 et 114 des figures 2 et 3. La valeur de l'intensité du courant est alors obtenue 15 par l'équation suivante : Itrinpa(VREF +/-DVREF)/R (Equation 7), où a représente un coefficient indépendant, en première approximation, des variations dues aux procédés de fabrication. 20 L'équation 5 devient alors : Vout=VREF.(1+Rl/R2)+Error.(1+R1/R2)-a.(VREF+/- DVREF).R1/R (Equation 8), avec a.(VREF+/-DVREF).R1/R définissant le facteur de calibration. Dans ce mode de réalisation, le facteur de calibration 25 devient alors avantageusement indépendant, au premier ordre, des variations dues aux procédés de fabrication des résistances. Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. On a notamment décrit des modes de réalisation comprenant 30 des amplificateurs, mais plus généralement, tout circuit de type comparateur peut être utilisé. REVENDICATIONS1. Dispositif d'asservissement d'une première tension (Vout) à une seconde tension (VREF) comprenant : une première borne (104) d'application de la seconde tension ; une seconde borne (116) de fourniture de la première tension ; un comparateur (102) dont une première borne d'entrée est reliée à ladite première borne et dont une deuxième borne (108) d'entrée reçoit une information représentative de la 10 première tension ; et au moins une première source de courant (118, 122) d'intensité (Itrim) programmable, reliée à la deuxième borne (108) d'entrée du comparateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la 15 valeur du courant de ladite première source de courant (118, 122) est proportionnelle au ratio de la seconde tension (VREF) par une résistance. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, dans lequel ladite première source de courant (118, 122) est couplée 20 entre une première borne d'application (120, 112) d'un premier potentiel et ladite deuxième borne (108) d'entrée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre une deuxième source de courant (122) programmable, couplée entre une deuxième borne 25 d'application (112) d'un deuxième potentiel et ladite deuxième borne (108) d'entrée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la ou lesdites sources de courant (118, 122) programmables comprennent chacune : 30 une première branche comprenant une source de courant (404, 412) de référence (IREF) et un premier transistor (402, 410) monté en diode, en série entre une ou ladite première borne (120 ; 112) d'application d'un premier potentiel et une ou 3052271 B15038 - 15-GR2-0783 ladite deuxième borne (112 ; 120) d'application d'un deuxième potentiel ; au moins une seconde branche (Bi, Ck) comprenant un interrupteur (408i, 418k) programmable et un deuxième transistor 5 (406i, 414k), en série entre l'une desdites première et deuxième bornes (112, 120) d'application de potentiel et ladite deuxième borne (108) d'entrée, la grille dudit deuxième transistor (406i, 414k) étant couplée à celle dudit premier transistor (402, 410). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi10 cations 3 à 5, dans lequel ladite première borne d'application (120) dudit premier potentiel est couplée à un potentiel d'alimentation (VDD). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit potentiel d'alimentation est la masse (GND). 8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première source de courant (118) comprend une résistance de valeur programmable dont une première borne est reliée à une borne d'application (120) d'un potentiel d'alimentation (VDD), et dont une deuxième borne est reliée à la deuxième borne (108) du comparateur. 9. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première source de courant comprend en série entre une borne d'application (112) d'un potentiel de masse et la deuxième borne (108) du comparateur, une source de tension de valeur programmable et une résistance.