Brevet FR3154563A1 — publié le 20250425

Circuit électronique La présente description concerne un circuit électronique ayant un circuit d’adaptation d’impédance (230) comprenant : une première inductance (330) reliant un premier nœud (N3) à un deuxième nœud (N4) ; et une deuxième inductance (340), reliant le deuxième nœud à un troisième nœud (N5), le troisième nœud étant relié à la masse ; les première et deuxième inductances (330, 340) étant configurées pour former un couplage magnétique positif entre elles. Figure pour l'abrégé : Fig. 3 Circuit électronique La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et les dispositifs comportant ces circuits électroniques notamment les dispositifs de communication radiofréquence. Beaucoup de circuits et dispositifs électroniques, notamment les dispositifs de communication radiofréquence, nécessitent des circuits d’adaptation d’impédance entre un circuit de polarisation, relié à un circuit d’adaptation, et une antenne. Dans certains cas, comme par exemple dans les circuits de test, le circuit de polarisation est relié à l’antenne. Il en ressort que le circuit d’adaptation d’impédance doit alors être modifié pour limiter les pertes de signal et les coûts. Il existe un besoin de fournir un circuit d’adaptation d’impédance large bande qui limite les pertes de signal et les coûts. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des circuits électroniques connus. Un mode de réalisation prévoit un circuit électronique ayant un circuit d’adaptation d’impédance comprenant : une première inductance reliant un premier nœud à un deuxième nœud ; et une deuxième inductance, reliant le deuxième nœud à un troisième nœud, le troisième nœud étant relié à la masse ; les première et deuxième inductances étant configurées pour former un couplage magnétique positif entre elles. Selon un mode de réalisation, le troisième nœud est relié à la masse par l’intermédiaire d’une capacité. Selon un mode de réalisation, la première et la deuxième inductances sont constituées par des enroulements conducteurs plans. Selon un mode de réalisation, le deuxième nœud est destiné à être polarisé par un dispositif de test. Selon un mode de réalisation, le troisième nœud est destiné à être polarisé par une alimentation du circuit électronique. Selon un mode de réalisation, le premier nœud est destiné à être relié à un amplificateur. Selon un mode de réalisation, le couplage magnétique est supérieur à 0,5. Selon un mode de réalisation, la première et la deuxième inductance sont configurées pour qu’un courant puisse les traverser dans le même sens. Selon un mode de réalisation, la première inductance et la deuxième inductance sont empilées. Selon un mode de réalisation, la deuxième inductance a un nombre d’enroulements supérieur au nombre d’enroulements de la première inductance. Selon un mode de réalisation, une ou plusieurs premières pistes conductrices, isolées de la deuxième inductance, entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la deuxième inductance. Selon un mode de réalisation, une ou plusieurs deuxièmes pistes conductrices, isolées de la deuxième inductance, sont agencées entre une partie centrale de la deuxième inductance non recouverte par un enroulement et une région interne de l’enroulement de la deuxième inductance. Selon un mode de réalisation, une ou plusieurs troisièmes pistes conductrices, isolées de la première inductance, entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la première inductance. Selon un mode de réalisation, une ou plusieurs quatrièmes pistes conductrices, isolées de la première inductance, sont agencées entre une partie centrale de l’enroulement de la première inductance non recouverte par un enroulement et une région interne de l’enroulement de la première inductance. Selon un mode de réalisation, la valeur de la capacité est configurée pour limiter l’apparition d’une boucle de courant. Selon un mode de réalisation, le circuit d’adaptation d’impédance comprend une autre capacité reliant le premier et le deuxième nœuds. Selon un mode de réalisation, le champ électromagnétique généré par la première inductance et le champ électromagnétique généré par la deuxième inductance se surimposent selon un même sens. Un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant : - le circuit électronique tel que décrit ci-dessus ; et - un amplificateur relié au premier nœud. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un dispositif de test configuré pour polariser le deuxième nœud. Dans un mode de réalisation, le dispositif de test est configuré pour polariser le deuxième nœud avec un té de polarisation. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre une antenne reliée audit té de polarisation. Dans un mode de réalisation, l’amplificateur comprend un transistor de type bipolaire et dans lequel le premier nœud est relié à un collecteur dudit transistor. Un mode de réalisation prévoit un système de communication radiofréquence 5G comprenant le dispositif électronique tel que décrit ci-dessus. 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 FIG. 1 représente de façon très schématique un exemple de dispositif électronique ; la FIG. 2 représente de façon très schématique un dispositif électronique selon un mode de réalisation ; la FIG. 3 représente le dispositif électronique de la FIG. 2 selon un mode de réalisation ; la FIG. 4 représente une vue de dessus d’une partie du dispositif électronique de la FIG. 3 selon un mode de réalisation ; la FIG. 5 représente une vue de dessus d’une autre partie du dispositif électronique de la FIG. 3 selon un mode de réalisation ; la FIG. 6 représente une vue en coupe combinée des modes de réalisation des figures 4 et 5 ; et la FIG. 7 représente des simulations de fonctionnement du dispositif de la FIG. 3 . De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés électriquement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Lorsque deux éléments sont couplés magnétiquement sans contact, il sera précisé « couplage magnétique ». Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. La FIG. 1 représente de façon très schématique un exemple de dispositif électronique 100. Le dispositif 100 est par exemple un dispositif utilisé dans un système traitant des radiofréquences. Le dispositif électronique 100 comprend un bloc d’amplification 110 (AMPLIFIER) qui comprend par exemple un transistor CMOS ou bipolaire. Dans l’exemple représenté, un bloc de polarisation 120 (POLARISATION) relie le bloc d’amplification 110 au niveau d’un nœud N1 à un circuit d’adaptation d’impédance 130 (IMPEDANCE MATCHING) au niveau d’un nœud N2. Le circuit d’adaptation d’impédance 130 est lui relié, préférablement connecté, à une charge 140 (LOAD). La charge 140 est par exemple un circuit comprenant une antenne. Dans le cas où le bloc d’amplification 110 comprend un transistor bipolaire, le bloc de polarisation 120 est par exemple relié, préférablement connecté, au collecteur de ce transistor. Le bloc de polarisation 120 est par exemple formé d’un té de polarisation (« bias tee » en anglais) comprenant une inductance reliant un rail de tension d’alimentation au nœud N1 et d’une capacité reliant le nœud N1 au nœud N2. Le té de polarisation est par exemple utilisé pour alimenter en tension ou courant le dispositif tout en permettant à des signaux haute vitesse et ultra-large bande de circuler, avec une dégradation minimum du signal. Le circuit d’adaptation d’impédance 130 a pour fonction d’adapter l’impédance de sortie du bloc d’amplification 110, qui est par exemple de 17 Ohms avec une capacité de 1 à 3 µF à une l’impédance de la charge qui est par exemple de 50 Ohms sans dégrader le niveau du signal. La FIG. 2 représente de façon très schématique un dispositif électronique 200 selon un mode de réalisation. Le dispositif 200 est similaire au dispositif 100 sauf qu’un circuit d’adaptation d’impédance 230 est relié, préférablement connecté, au bloc d’amplification 110 au niveau d’un nœud N3 et au bloc de polarisation 120 au niveau d’un nœud N4. Le bloc de polarisation 120 relie cette fois la charge 140 au nœud N4 de sorte à permettre une polarisation du deuxième nœud N4. L’architecture du dispositif 200 est par exemple obtenue lorsque le bloc de polarisation 120 et éventuellement la charge 140 sont agencés sur un circuit dont le substrat est différent du circuit d’adaptation d’impédance 230 et/ou du bloc d’amplification 110. Dans un exemple, le bloc de polarisation 120 et éventuellement la charge 140 sont agencés sur un circuit de test. Dans un autre exemple, le circuit d’adaptation d’impédance 130 et/ou du bloc d’amplification 110 sont formés dans un substrat semiconducteur, par exemple un substrat silicium. Par rapport à l’exemple de la FIG. 1 , le dispositif 200 nécessite de redéfinir une nouvelle architecture du circuit d’adaptation d’impédance 230 sans capacité série ni inductance de court-circuit tout en limitant la surface utilisée. Les contraintes en termes de performances restent les mêmes comme par exemple adapter l’impédance de sortie du bloc d’amplification 110, qui est par exemple de 17 Ohms avec une capacité de 1 à 3 µF à une l’impédance de la charge qui est par exemple de 50 Ohms sans dégrader le signal et ce sur une largeur de bande par exemple supérieure à 1 GHz. Les modes de réalisation décrits prévoient un circuit d’adaptation d’impédance comprenant : une première inductance reliant un premier nœud à un deuxième nœud ; et une deuxième inductance, reliant le deuxième nœud à un troisième nœud qui est relié à la masse; les première et deuxième inductances étant configurées pour former un couplage magnétique positif entre elles. En d’autres termes, les première et deuxième inductances sont configurées pour que le champ électromagnétique généré par la première inductance et le champ électromagnétique généré par la deuxième inductance se surimposent selon un même sens. Cela crée le couplage magnétique positif entre les deux inductances. Les modes de réalisation décrits permettent de s’affranchir de l’utilisation de capacités en série et d’inductances de court-circuit (« shunt inductance » en anglais) tout en limitant l’espace utilisé. L’impédance de transformation large bande est relativement plate et avec de faibles pertes sur une bande de plusieurs GHz. La FIG. 3 représente le dispositif électronique 200 de la FIG. 2 selon un mode de réalisation. Plus précisément, la FIG. 3 décrit en détail un exemple de réalisation du circuit d’adaptation d’impédance 230 et du bloc de polarisation 120. Dans l’exemple représenté, le bloc de polarisation 120 est par exemple formé d’un té de polarisation comprenant une inductance 360 reliant un rail de tension d’alimentation VBAT au nœud N4 et d’une capacité 350 reliant le nœud N4 à la charge 140. Le circuit d’adaptation d’impédance 230 comprend une première inductance 330 reliant le nœud N3 au nœud N4 ; et une deuxième inductance 340, reliant le nœud N4 à un nœud N5. Les premières et deuxièmes inductances 330, 340 sont donc connectées au niveau du nœud N4. Dans l’exemple représenté, où la polarisation (celle du bloc de polarisation 120) est externe au circuit 230, une capacité 320 peut être incorporée en reliant le nœud N5 à la masse. La capacité 320 est par exemple choisie pour limiter l’apparition d’une boucle de courant, elle a une valeur de plusieurs dizaines de picoFarads par exemple. Dans un cas non illustré où la polarisation est générée par une alimentation interne au circuit 230, par exemple référencée à la masse et appliquée au nœud N5, la capacité 320 pourra être absente ou de taille plus faible. Dans ce cas, le bloc 120 sera par exemple absent. Dans un exemple, le circuit d’adaptation d’impédance comprend en outre une capacité 310 facultative reliant les nœuds N3 et N4. La capacité 310 permet d’obtenir une réponse plus plate sur toute la largeur de bande par exemple entre 1 et 5 GHz. La capacité 310 a une valeur de l’ordre du µFarad par exemple. Dans l’exemple représenté, les première et deuxième inductances 330, 340 sont configurées pour former un couplage magnétique positif entre elles. Pour ce faire, les courants i1 et i2 parcourant respectivement les deux inductances 330, 340 vont dans le même sens (c’est-à-dire vers le nœud N4). Les champs électromagnétiques générés par la première inductance et la deuxième inductance peuvent donc s’additionner s’ils sont émis au même endroit. Le couplage positif est avantageux par rapport à un couplage négatif car cela limite la largeur de bande et les pertes dans le réseau d’adaptation. Un couplage positif le plus proche possible de 1 permet de limiter les pertes et gagner en efficacité tout en limitant la taille des inductances par rapport au circuit. Pour cela il peut être avantageux que les premières et deuxièmes inductances 330, 340 soient empilées l’une sur l’autre avec par exemple un maximum de recouvrement entre les enroulements de la première inductance 330 et ceux de la deuxième inductance 340. Cela permet en outre de limiter l’empiètement des inductances dans le circuit. La FIG. 4 représente une vue de dessus d’une partie du dispositif électronique de la FIG. 3 selon un mode de réalisation. Plus particulièrement, la FIG. 4 représente les lignes couplées magnétiquement de l’inductance 330 qui constituent une partie primaire du couplage magnétique. La FIG. 5 représente une vue de dessus d’une autre partie du dispositif électronique de la FIG. 3 selon un mode de réalisation. Plus particulièrement, la FIG. 5 représente les lignes couplées magnétiquement de l’inductance 340 qui constituent une partie secondaire du couplage magnétique. Plus particulièrement, les figures 4 et 5 illustrent respectivement, en vue de dessus, les premières et deuxièmes inductances 330, 340. Les inductances 330 et 340 sont représentées séparément pour des questions de clarté mais il est avantageux de les empiler avec un recouvrement maximal. Dans les exemples représentés, la première inductance 330 comprend deux enroulements 430 et la deuxième inductance 340 comprend quatre enroulements 530. La longueur des enroulements définit la valeur des inductances. Dans un exemple, les enroulements 430 ont une largeur d’environ 30 µm et les enroulements ont une largeur d’environ 10 µm. La différence de largeur entre les enroulements 430 et 530 permet que les deux enroulements puissent être superposés sur la majeure partie de leur longueur malgré une grande différence entre leurs longueurs respectives. L’enroulement le plus à l’intérieur de la première inductance 330 est configuré pour avoir une largeur de piste qui puisse se surimposer avec les deux enroulements les plus à l’intérieur de la deuxième inductance 340. L’enroulement le plus à l’extérieur de la première inductance 330 est configuré pour avoir une largeur de piste qui puisse se surimposer avec les deux enroulements les plus à l’extérieur de la deuxième inductance 340. Dans un exemple représenté sur la FIG. 5 , une ou plusieurs pistes conductrices 510, isolées de la deuxième inductance 340, entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la deuxième inductance 340. Dans un autre exemple représenté sur la FIG. 5 , une ou plusieurs pistes conductrices 520, isolées de la deuxième inductance 340, sont agencées entre une partie centrale 540 de la deuxième inductance 340 non recouverte par un enroulement et une région interne 542 de l’enroulement interne de la deuxième inductance. Dans un exemple non illustré, une ou plusieurs pistes conductrices isolées de la première inductance 330, entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la première inductance 330. Dans un autre exemple non-illustré, une ou plusieurs pistes conductrices, isolées de la première inductance, sont agencées entre une partie centrale 440 de l’enroulement de la première inductance 330 non recouverte par un enroulement et une région interne de l’enroulement de la première inductance. Les pistes 510 et 520 sont par exemple reliées à la première inductance 330 par des vias. Les pistes 510 et 520 sont, dans un autre exemple, reliées aux pistes entourant les enroulements de la première inductance par des vias. Les pistes 510 et 520 permettent d’augmenter le couplage magnétique positif entre les inductances 330 et 340. Dans un exemple, les premières et deuxièmes inductances 330, 340 sont par exemple reliées par l’intermédiaire de vias. La FIG. 6 représente une vue en coupe A-A combinée des modes de réalisation des figures 4 et 5. Plus particulièrement la coupe A-A est réalisée sur un empilement des premières et deuxièmes inductances 330, 340. La coupe A-A coupe une des pistes 510, et une des pistes 520 ainsi que trois enroulements 530 de la deuxième inductance situés entre ces pistes 510 et 520. La coupe A-A représente en outre les enroulements 430 de la première inductance 330 qui se superposent au-dessus des enroulements de l’inductance 340 représentés sur la coupe. Sur l’exemple représenté, les enroulements 530 de la deuxième inductance 340 et les pistes 510, 520 sont réalisés par un dépôt métallique réalisé par exemple sur un substrat semiconducteur. Les enroulements 530 de la deuxième inductance 340 et les pistes 510, 520 sont recouverts par exemple par un isolant 620. Les enroulements 430 de la première inductance 330 sont par exemple réalisés par un dépôt métallique formé dans et/ou sur l’isolant 620. Dans l’exemple représenté, les pistes 510 et 520 sont par exemple reliées à la première inductance 330 par des vias 630 formés à travers l’isolant 620. Le couplage magnétique positif entre les premières et deuxièmes inductances 330, 340 est ainsi renforcé. En surimposant les premières et deuxièmes inductances 330 et 340, et en faisant circuler un courant dans le même sens dans ces deux inductances 330, 340, il est possible d’obtenir un couplage magnétique positif supérieur à 0,5 voir de l’ordre de 0,9 avec l’emploi des pistes 510, 520. La FIG. 7 représente des simulations de fonctionnement du dispositif de la FIG. 3 . Plus particulièrement la FIG. 7 est un graphe représentant l’impedance (IMPEDANCE) exprimée en Henry, au niveau du nœud N3 en fonction de la fréquence entre 2,3 et 5 GHz, avec (courbe 720) et sans (courbe 710) la capacité facultative 310. Dans l’exemple des figures 7 et 8, la capacité 310 est de l’ordre de 1 pF et les inductances 330, 340 sont similaires à celles des figures 4 et 5 avec une emprise, une fois empilées et en vue de dessus, de 330 µm par 230 µm. Avec la capacité 310, l’impédance diminue légèrement aux hautes fréquences vers ce qui permet de garder une réponse en sortie du bloc amplificateur plus plate que sans la capacité 310. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, le nombre d’enroulements des premières et deuxièmes inductances 330, 340 ainsi que leur largeur pourront être modifiés pour optimiser le couplage magnétique positif ou s’adapter aux contraintes du circuit. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, pour ce qui est du recouvrement des premières et deuxièmes inductances, il pourra être ajusté par la personne du métier afin de maximiser le couplage magnétique positif entre les deux inductances 330 et 340. Les modes de réalisation présentés pourront par exemple être intégrés dans un système de communication radiofréquence 5G comprenant le dispositif électronique 200. Circuit électronique ayant un circuit d’adaptation d’impédance (230) comprenant : une première inductance (330) reliant un premier nœud (N3) à un deuxième nœud (N4) ; et une deuxième inductance (340), reliant le deuxième nœud à un troisième nœud (N5), le troisième nœud étant relié à la masse ; les première et deuxième inductances (330, 340) étant configurées pour former un couplage magnétique positif entre elles. Circuit selon la revendication 1, dans lequel (320) le troisième nœud (N5) est relié à la masse par l’intermédiaire d’une capacité (320). Circuit selon la revendication 1, dans lequel la première et la deuxième inductances (330, 340) sont constituées par des enroulements conducteurs plans. Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième nœud (N4) est destiné à être polarisé par un dispositif de test. Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le troisième nœud (N5) est destiné à être polarisé par une alimentation du circuit électronique. selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier nœud (N3) est destiné à être relié à un amplificateur (110). Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le couplage magnétique est supérieur à 0,5. Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première et la deuxième inductance (330, 340) sont configurées pour qu’un courant puisse les traverser dans le même sens. Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première inductance et la deuxième inductance (330, 340) sont empilées. Circuit selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel la deuxième inductance (340) a un nombre d’enroulements (530) supérieur au nombre d’enroulements (430) de la première inductance. Circuit selon l’une quelconque des revendications 3 à 10, dans lequel une ou plusieurs premières pistes conductrices (510), isolées de la deuxième inductance, entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la deuxième inductance. Circuit selon l’une quelconque des revendications 3 à 11, dans lequel une ou plusieurs deuxièmes pistes conductrices (520), isolées de la deuxième inductance, sont agencées entre une partie centrale (540) de la deuxième inductance non recouverte par un enroulement et une région interne de l’enroulement de la deuxième inductance (340). Circuit selon l’une quelconque des revendications 3 à 12, dans lequel une ou plusieurs troisièmes pistes conductrices, isolées de la première inductance (330), entourent en tout ou partie une région extérieure de l’enroulement de la première inductance (330). Circuit selon l’une quelconque des revendications 3 à 13, dans lequel une ou plusieurs quatrièmes pistes conductrices, isolées de la première inductance (330), sont agencées entre une partie centrale (440) de l’enroulement de la première inductance non recouverte par un enroulement et une région interne de l’enroulement de la première inductance (330). Circuit selon l’une quelconque des revendications 2 à 14, dans lequel la valeur de la capacité (320) est configurée pour limiter l’apparition d’une boucle de courant. Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le circuit d’adaptation d’impédance (230) comprend une autre capacité (310) reliant le premier et le deuxième nœuds (N3, N4). Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel le champ électromagnétique généré par la première inductance (330) et le champ électromagnétique généré par la deuxième inductance (340) se surimposent selon un même sens. Dispositif électronique (200) comprenant : - le circuit électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes ; et - un amplificateur (110) relié au premier nœud (N3). Dispositif selon la revendication précédente, comprenant en outre un dispositif de test (120) configuré pour polariser le deuxième nœud (N4). Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de test est configuré pour polariser le deuxième nœud (N4) avec un té de polarisation (120). Dispositif selon la revendication précédente, comprenant en outre une antenne (140) reliée audit té de polarisation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 18 à 21, dans lequel l’amplificateur (110) comprend un transistor de type bipolaire et dans lequel le premier nœud (N3) est relié à un collecteur dudit transistor. Système de communication radiofréquence 5G comprenant le dispositif électronique (200) selon l’une quelconque des revendications 18 à 22.