Brevet FR3101214A1 — publié le 20210326

Convertisseur analogique numérique pour circuit logique adiabatique capacitif La présente description concerne un convertisseur analogique numérique (100) pour circuit logique adiabatique, comprenant une cellule (Ci) à capacité variable, la cellule (Ci) comportant des première (D) et deuxième (S) bornes principales et au moins une borne de commande (G, R) isolée de ses première (D) et deuxième (S) bornes principales et adaptée à recevoir une tension de commande pour faire varier la capacité entre ses bornes principales entre une valeur basse et une valeur haute, dans lequel : - la cellule (Ci) a sa première borne principale (D) reliée à un noeud d’application d’une tension variable périodique d’alimentation du convertisseur ; - la cellule (Ci) a sa deuxième borne principale (S) reliée à un noeud (outi) de fourniture d’un signal binaire de sortie (Ai) du convertisseur ; et - la cellule (Ci) reçoit sur sa première borne de commande (G) une tension analogique d’entrée (Vana) du convertisseur. Figure pour l'abrégé : Fig. 4 Convertisseur analogique numérique pour circuit logique adiabatique capacitif La présente description concerne le domaine des circuits logiques adiabatiques réalisés à base de cellules à capacité variable, aussi appelés circuits logiques adiabatiques capacitifs. Elle vise plus particulièrement un convertisseur analogique numérique pour circuit logique adiabatique capacitif. Le demandeur a déjà proposé, notamment dans les demandes de brevet EP3182590 (B14590 – DD16568), EP3416175 (B15834 – DD17806) et EP3435546 (B16125 – DD17999), ainsi que dans la demande de brevet français N°18/56243 (B17049 – DD18578) déposée le 6 juillet 2018 et dans la demande de brevet français N°18/71519 (B17449 – DD18916) déposée le 14 novembre 2018, des exemples de réalisation de circuits logiques adiabatiques à base de cellules à capacité variable. Pour pouvoir interfacer ces circuits avec des dispositifs extérieurs (capteurs, circuits de traitement, etc.) réalisés dans d’autres technologies, il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un circuit de conversion analogique numérique adapté à convertir un signal analogique d’entrée en un signal numérique compatible avec un circuit logique adiabatique capacitif, c'est-à-dire une série de signaux logiques binaires correspondant chacun à une tension alternative dont l'amplitude détermine la valeur, haute ou basse, du signal logique. 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 les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 illustre schématiquement un exemple d’une cellule à capacité variable ; la figure 2 est un schéma électrique d'un exemple d'une cellule buffer en logique adiabatique capacitive ; la figure 3 est un chronogramme illustrant le fonctionnement de la cellule buffer de la figure 2 ; la figure 4 représente de façon schématique un exemple d’un convertisseur analogique numérique selon un mode de réalisation ; la figure 5 est un diagramme illustrant un premier exemple de fonctionnement du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 6 est un autre diagramme illustrant le premier exemple de fonctionnement du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 7 est une vue en coupe schématique d’un exemple de réalisation d’une première cellule à capacité variable du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 8 est une vue en coupe schématique d’un exemple de réalisation d’une deuxième cellule à capacité variable du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 9 est un schéma électrique d’un autre exemple de réalisation d’une cellule à capacité variable du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 10 est un schéma électrique plus détaillé d’un exemple de réalisation d’un élément à résistance variable de la cellule à capacité variable de la figure 9 ; la figure 11 est un schéma électrique plus détaillé d’un autre exemple de réalisation d’un élément à résistance variable de la cellule à capacité variable de la figure 9 ; la figure 12 est un diagramme illustrant un deuxième exemple de fonctionnement du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 13 est une vue en coupe schématique d’un autre exemple de réalisation d’une cellule à capacité variable du convertisseur analogique numérique de la figure 4 ; la figure 14 est un schéma électrique simplifié d’un autre exemple d’un convertisseur analogique numérique selon un mode de réalisation ; la figure 15 est un schéma électrique plus détaillé d’un exemple de réalisation d’un circuit à gain variable du convertisseur analogique numérique de la figure 14 ; et la figure 16 est un schéma électrique plus détaillé d’un autre exemple de réalisation d’un circuit à gain variable du convertisseur analogique numérique de la figure 14. Convertisseur analogique numérique (100 ; 200) pour circuit logique adiabatique, comprenant au moins une cellule (Ci) à capacité variable, ladite au moins une cellule (Ci) comportant des première (D) et deuxième (S) bornes principales et au moins une borne de commande (G, R) isolée de ses première (D) et deuxième (S) bornes principales et adaptée à recevoir une tension de commande pour faire varier la capacité (CSD) entre ses première et deuxième bornes principales entre une valeur basse et une valeur haute, dans lequel : ladite au moins une cellule (Ci) a sa première borne principale (D) reliée à un noeud d’application d’une tension variable périodique d’alimentation du convertisseur ; ladite au moins une cellule (Ci) a sa deuxième borne principale (S) reliée à un noeud (outi ; out) de fourniture d’un signal binaire de sortie (Ai) du convertisseur ; et ladite au moins une cellule (Ci) reçoit sur sa première borne de commande (G) une tension représentative d’une tension analogique d’entrée (Vana) du convertisseur. Convertisseur (100) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cellule (Ci) comprend une pluralité de cellules ayant respectivement différentes tensions de seuil de basculement (VTHi) entre la valeur basse et la valeur haute de la capacité (CSD) entre leurs première (D) et deuxième (S) bornes principales, les deuxièmes bornes principales (S) desdites cellules étant reliées respectivement à différents noeuds de fourniture de signaux binaires de sortie (Ai) du convertisseur. Convertisseur (100) selon la revendication 2, dans lequel chaque cellule (Ci) reçoit sur sa borne de commande une tension égale à la tension analogique d’entrée (Vana) du convertisseur. Convertisseur (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel chaque cellule (Ci) a une fonction de transfert (fi) entre la tension de commande appliquée sur sa borne de commande (G) et la capacité (CSD) entre ses première et deuxième bornes principales (D, S) présentant un unique front montant définissant une tension de seuil de basculement (VTHi) de la cellule. Convertisseur (100) selon la revendication 4, dans lequel chaque cellule (Ci) comprend un condensateur à capacité variable à quatre électrodes à commande électromécanique, les condensateurs des différentes cellules présentant des structures différentes définissant les différentes tensions de seuil de basculement (VTHi). Convertisseur (100) selon la revendication 4, dans lequel chaque cellule (Ci) comprend au moins un condensateur à capacité fixe (CAP1) et un élément à résistance variable (RV), les éléments à résistance variable (RV) des différentes cellules (Ci) présentant différentes tensions de seuil de basculement entre une valeur haute et une valeur basse de résistance. Convertisseur (100) selon la revendication 6, dans lequel chaque élément à résistance variable (RV) comprend un transistor (T1) dont une grille de face avant est reliée à la borne de commande (G) de la cellule (Ci) par l’intermédiaire d’un pont diviseur de tension (R, Ri), les ponts diviseur de tension (R, Ri) des éléments à résistance variable (RV) de cellules (Ci) différentes ayant des rapports de division différents. Convertisseur (100) selon la revendication 6, dans lequel chaque élément à résistance variable (RV) comprend un transistor (T1) à double grille comportant une grille de face avant reliée à la borne de commande (G) de la cellule (Ci) et une grille de face arrière, les grilles de face arrière des transistors (T1) des éléments à résistance variable (RV) de cellules (Ci) différentes étant reliées à des bornes d’application de tensions de polarisation différentes. Convertisseur (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel au moins une cellule (Ci) parmi ladite pluralité de cellules (Ci) a une fonction de transfert (fi) entre la tension de commande appliquée sur sa borne de commande (G) et la capacité (CSD) entre ses première et deuxième bornes principales (D, S) présentant au moins un front montant et un front descendant définissant respectivement deux tensions de seuil de basculement (VTHi) distinctes de la cellule. Convertisseur (100) selon la revendication 9, dans lequel chaque cellule (Ci) comprend un condensateur à capacité variable à quatre électrodes à commande électromécanique, les condensateurs des différentes cellules présentant des structures différentes définissant les différentes tensions de seuil de basculement (VTHi). Convertisseur (200) selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cellule à capacité variable comprend une unique cellule à capacité variable (C1), le convertisseur comportant en outre un circuit à gain variable (210) reliant la borne de commande de ladite cellule (C1) une borne d’application de la tension analogique d’entrée (Vana) du convertisseur. Convertisseur (200) selon la revendication 11, dans lequel le circuit à gain variable (210) comprend un pont diviseur de tension résistif à rapport de division variable (R, Ri, Ki). Convertisseur (200) selon la revendication 11, dans lequel le circuit à gain variable (210) comprend une pompe de charge capacitive à capacité variable (KA, KB, CPi, Ki).