t 2002936 La présente invention concerne d'une façon générale, les circuits électriqueset elle concerne plus particulièrement les dispositifs ou montages de polarisation pour circuits intégrés» Le terme "circuit intégré", utilisé ici, désigne un disposi-5 tif semi-conducteur unitaire ou monolithique, appelé encore plaque ou pastille, qui est équivalent à un ensemble de circuits élémentaires interconnectés,les uns actifs, les autres passifs. Divers problèmes ont été soulevés lors de la réalisation d'un tel dispositif semi-conducteur. L'un de ces problèmes, celui du montage 10 en cascade d'amplificateurs à couplage par résistance et capacitance, résulte du fait qu'un condensateur de circuit intégré occupe une aire considérable de la plaquette semi-conductrice, même pour ■une valeur de capacité relativement faible. Etant donné que les dimensions physiques de la plaquette sont limitées, les dimensions 15 du condensateur, et par conséquent la valeur de la capacité disponible pour un couplagefentre étages, doivent être également limitées En diminuant les dimensions du condensateur, on limite non seulement la réponse de l'amplificateur pour les basses fréquences, mais également sa réponse pour les fréquences élevées, ainsi par 20 conséquent que le gain pour la fréquence de signal désiré . La réponse de l'amplificateur pour les fréquences élevées est encore limitée du fait de la capacitance de shuntage parasite aux bornes de la structure capacitive du circuit intégré. Il est souhaitable, en conséquence, de coupler les étages amplificateurs en courant 25 continu, partout où. cela est possible. Les étages amplificateurs montés en cascade et couplés en courant continu, présentent cependant des problèmes particuliers. Etant donné par exemple que la tension continue apparaissant à l'électrode de sortie d'un étage constitue la tension d'entrée 30 pour l'étage suivant, des circuits de polarisation stables sont nécessaires pour l'établissement du point de fonctionnement désiré pour chaque étage du montage en cascade. De plus, l'impédance de sortie des circuits de polarisation doit être suffisamment faible pour la fréquence du signal pour que les composantes de fréquences 35 du signal au circuit d'alimentation en tension de polarisation, soient négligeables. Cette faible impédance de sortie permet d'éliminer les condensateurs de découplage externes qui, autrement seraient nécessaire». L'un des buts de l'invention est de prévoir un circuit de 40 polarisation amélioré capable d ' établir et de maintenir un point 69 D5422 2 2002936 de fonctionnement stable pour des amplificateurs à circuit intégré en présence de variations de la tension d'alimentation et de la température. Compte tenu de ce qui précède, la présente invention concerne 5 principalement un circuit intégré délivranfcdes tensions de commande et prévu pour être relié à une source de tension d'excitation ou d'alimentation. Le circuit comporte un nombre N + 2 transistors, chacun de ces transistors ayaht un émetteur, une base et un collecteur, N représentant un nombre entier positif égal ou supérieur 10 à zéro* Des circuits sont reliés à l'émetteur, à la base et au collecteur d'un premier transistor parmi les IT + 2 transistors, de façon à connecter ledit premier transistor selon un montage à émetteur commun dégénéré. Le circuit comprend une première résistance et une première série de diodes semi-conductrices montées 15 en série avec elle et reliées au collecteur du premier transistor* Le circuit comporte également une seconde résistance et une secondé série de diodes semi-conductrices montées en série avec elle et reliées à l'émetteur du premier transistor. La première résistance a une valeur qui est égale sensiblement N + 1 fois la valeur de 20 la seconde résistance et la première série de diodes comporte un nombre de diodes qui est égal à I +-1 fois le nombre des diodes de la seconde série. Des circuits sont reliés à l'émetteur à la base et au collecteur d'un second transistor et N + 2 transistors de façon à connecter ledit second transistor selon un montage à 25 collecteur commun. Des moyens de couplage, comportant N des N + 2 transistors,sont prévus pour coupler le collecteur du premier transistor à la base du second transistor. Des moyens sont également prévus pour coupler l'émetteur du second transistor à la base du premier transistor. Enfin, des moyens de sortie sont 30 couplés au second transistor pour dériver de ce dernier une tension de sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre» Dans les dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple* 35 - la figure 1 montre un circuit de polarisation selon l'invention; - la figure 2 montre un circuit de polarisation constituant me variante du circuit de la figure 1 ; - la figure 3 montré un étage amplificateur dont la 69 05422 3 2002936 polarisation est assurée par un circuit de polarisation conforme à l'invention. En se référant à la figure 1, on voit que/Le circuit de polarisation représenté comporte une paire de transistors 10 et 12. 5 L'un des transistors,10,est monté selon un montage à émetteur commun dégénéré, son collecteur étant relié à une borne 14 de tension d'alimentation par l'intermédiaire d'un circuit comportant en série une première résistance 16 et une première diode semi-conductrice 17, son émetteur étant relié à une borne de référence 10 18 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant en série une seconde résistance 20 et une seconde diode semi-conductrice 21. Comme représenté, l'anode de la diode 17 est reliée directement à la borne 14, tandis que la cathode de la diode 21 est reliée directement à la borne 18. 15 L'autre transistor 12 est monté selon un montage du type à collecteur commun, son collecteur étant relié directement à la borne 14 et son émetteur étant relié à la borne 18 par l'intermédiaire d'une troisième résistance 22. L'émetteur du transistor 12 est relié également à la base du transistor 10 et à une borne 20 de sortie 24. Le collecteur du transistor 10 est relié de plus à la base du transistor 12. Un circuit de charge 26 est relié à la borne de sortie 24 et à la borne de référence 18. La borne de tension 14 et la borne de référence 18 sont prévues pour être reliées à une source de. tension 25 d'alimentation de polarité appropriée (non représentée). Dans l'exemple reprenante, la résistance 16 est choisie de façon à avoir sensiblement la même valeur que la résistance 20. Si le courant passant dans la charge 16 est suffisant pour permettre une chute de tension adéquate à la jonction base-30 émetteur du transistor 12, la résistance 22 peut être supprimée du circuit de polarisation de la figure 1. L'expression "tension■ ^ " utilisée ici désigne la tension moyenne base -émetteur d'un transistor fonctionnant comme organe actif dans un circuit amplificateur ou analogue. Pour les transistors au silicium, cette tension 35 "V^ est approximativement de 0,7 volt, ce qui est dans la gamme des tensions pour une amplification en classe A. Dans ce qui suit, il convient de noter que les transistors 10 et 12 sont faits tous deux du même matériau semi-conducteur, comme ce serait le cas dans des circuits intégrés au silicium monolithi-40 quea,de telle sorte que leurs tensions 7^ sont égales. Il 69 05422 4 2002936 convient de noter également que la diode semi-conductrice 17 est formée du môme matériau que la diode 21, de telle sorte que leurs chutes de tension dans le sens direct respectives sont également identiques. Comme il est bien connu, ces chutes de tension dans le 5 sens direct sont sensiblement égales, en grandeur, à la tension V^e d'un transistor fait du même matériau semi-.conducteur et par conséquent elles peuvent être représentées également par L'expression "tension Y. " . be En fonctionnement, c'est-à-dire lorsque les bornes 14 et 18 10 sont reliées à une source de tension de polarité adéquate, le circuit de polarisation de la figure 1 délivre une tension de sortie entre les bornes 24 et 18 qui est égale à la moitié de la valeur de la tension d'alimentation appliquée. On peut voir qu'il en est ainsi d'après ce qui suit. 15 A l'équilibre, la tension de sortie (Vg) apparaissant entre les bornes 24 et 18 est égale à la tension d'alimentation appliquée (Vg)moins la chute de tension dans le sens direct aux bornes de la diode 17 (V, ) , la chute de tension aux bornes de la 17 2q résistance 16 (Y^ ) et la tension V-^ du transistor 12 ou t 16 TS - vE-V17 - \6 - V12 «> La chute de tension aux bornes de la résistance 20 (Y™ ) à 20 l'équilibre est égale à la tension de sortie (Yg) apparaissant entre les bornes 24 et 18 moins la tension Y, du transistor 10 et be 25 la chute de tension dans le sens direct aux bornes de la diode 21 Y \ be21 ) ou : Y = Y - Y - Y, (2) 20 °e10 21 Etant donné que les résistances 16 et 20 sont égales et qu'elles sont parcourues par le même courant, la chute de tension aux bornes 30 de la résistance 20 (Yn ) est égale à celle aux bornes de la *20 résistance 16 (Yp ) et la formule (2) peut remplacer Ya flâna K16 *16 l'équation (1) de sorte que : TS - tE - Tbe17 -TS + V10 + -y,, -Tbe,2 (5) Les tensions *be des transistors 10 et 12 étant égales lorgqua ces transistors sont faits du même matériau semi-conducteur et les &AI> ORIGINAL- 69 05422 5 2002936 tensions Vbe des diodes 17 et 21 étant égales également lorsqu'elles sont fabriquées de la même façon, la formule (3) se réduit à : formule qui montre que la tension délivrée par le circuit de pola-5 risation à la charge 26 est égale à la moitié de la tension d'alimentation appliquée et plus particulièrement à la moitié de la tension d'alimentation appliquée à l'anode de la diode 17. La formule (3) montre également que la tension délivrée par le circuit de polarisation est indépendante des variations de température. 10 la figure 2 montre un autre mode de réalisation d'un circuit de polarisation selon l'invention. Gomme le circuit de polarisation de la figure 1, le circuit de la figure 2 comporte également un premier transistor monté selon un montage du type à émetteur commun dégénéré et un second transistor monté selon un montage du 15 type à collecteur commun. Contrairement à ce circuit cependant, le circuit de polarisation de la figure 2 utilise un couplage à transistor pour relier l'électrode de sortie du premier transistor à l'électrode d'entrée du second transistor et non pas le couplage direct utilisé à la figure 1. 20 En se référant à la figure 2, on voit que le circuit de polarisation représenté comporte par exemple quatre transistors 30, 32, 34 et 36. l'un de ces transistors, 30, est monté selon le montage à émetteur commun dégénéré, son collecteur étant relié à la borne de tension d'alimentation 42 par l'intermédiaire d'une 25 premiers résistance 44 et de trois diodes semi-conductrices reliées en série 45, 47, 49, son émetteur étant relié à une borne de référence 46 par l'intermédiaire d'une seconde résistance 48 et d'une quatrième diode semi-conductrice 51. Un autre transistor 32 est monté selon le montage à collecteur commun, son collecteur 30 étant relié directement à la borne de tension 42 et son émetteur étant relié à la borne de référence 46 par l'intermédiaire d'une troisième résistance 50. L'émetteur du transistor 32 est relié également à la base du transistor 30 et à une borne de sortie 52 à laquelle on peut relier une charge appropriée (non représentée). 35 Le collecteur du transistor 30 est connecté de plus à la base du transistor 32 par 1'intermédiaire destransistors 34 et 36 qui, avec le transistor 32, constituent de façon effective un montage à collecteur commun du type "Darlington". Plus précisément: le collecteur du transistor 30 est relié à la base du transistor 69 05422 2002936 34, l'émetteur du transistor 34 est relié à la "base du transistor 36, l'émetteur du transistor 36 est relié à la base du transistor 32 et les collecteurs des transistors 34 et 36 sont reliés à la borne de tension d'alimentation 42. Avec ce mode de couplage par 5 transistor, la résistance 44 reliée au collecteur du transistor 30 est choisie de façon que sa valeur soit trois fois celle de la résistance 48 reliée à l'émetteur de ce transistor* En fonctionnement, c'est-|*-dire lorsqu'une source de tension de polarité adéquate est reliée aux bornes 42 et 46, on atteint un 10 point d'équilibre pour lequel la tension de sortie (Yg) apparaissant entre les bornes 52 et 46, est égale à la tension d'alimentation (Vg) moins les chutes de tension dans le sens direct aux diodes semi-conductrices 45, 47, 49 (V, , Y, , V. ) , la De45 De47 De49 chute de tension aux bornes de la résistance 44 (Vp ) et les *44 15 tensions 7^ des transistors 32, 34 et 36 ou t ^ ^ - v45 - — Vtj — Y -Y — Y 44 be32 te34 he36 . (5) La chute de tension aux bornes de la résistance 48 (VD ) à 48 l'équilibre est égale à la tension de sortie (Yg) apparaissant 20 entre les bornes 52 et 46 moins la chute de tension dans le sens direct aux bornes de la diode semi-conductrice 51 (Y, ) et la 49 tension Y^e du transistor 30 ou t 7R - 7S -\e (6> 48 û 51 30 Etant donné que la résistance 44 a une valeur trois fois plus 25 importante que celle de la résistance 48 et que ces deux résistances sont traversées par le même courant, la chute de tension aux bornes de la résistance 44 est trois fois celle aux bornes de la résistance 48 et la formule(6) peut être multipliée par trois et peut remplacer Y™ dans l'équation (5), de sorte que l'on a t 44 30 Yq = Y™ - Y - Y, - Y, - 3Yq + 3Y, -■ s B 45 47 49 51 + Whe„- Vbe - 7be ~ Ybe ™ oe^Q De32 34 36 bad original 69.05422 7 2002936 En supposant que les transistors 30, 32, 34 et 36 sont tous formés du même matériau semi-conducteur et qu'il en est de même pour les diodes 45, 47, 49 et 51, comme ce serait le cas pour des circuits intégrés au silicium monolithiques,les tensions respecti-5 ves V^e pour un transistor et une diode sont toutes égaies et l'expression (7 ) est réduite à : lia forHEÛfi(8) montre que la tension délivrée par le circuit de polarisation de la figure 2 à la charge (non représentée) reliée à 10 sa borne de sortie 52 est égale au quart de la tension d ' alimentation. D'autres fractions intégrales de la tension d'alimentation peuvent être délivrées sous forme de tensions de sortie en changeant le couplage à transistors entre l'étage à émetteur 15 commun dégénéré et l'étage de sortie d'un collecteur commun et en changeant en conséquence le rapport des diodes semi-conductrices et des résistances dans l'étage à émetteur commun dégénéré. On peut, en général, montrer facilement que si N représente le nombre d'étages du couplage à transistor , entre les étages 1 20 30 et 32, des tensions de sortie égales à ^ + g— fois la tension d'alimentation peuvent être obtenues, simplement en choisissant la résistance de collecteur dans l'étage à émetteur commun dégénéré pour que sa valeur soit égale à ÏF + 1 fois la valeur de la résistance d'émetteur de cet étage et en choisissant un rapport 25 identique N + 1 entre le nombre des diodes de collecteur et le nombre des diodes d'émetteur dans l'étage à émetteur commun. Une fraction égale à un tiers par conséquent requiert un étage unique de couplage à transistor et un rapport de résistance et diode égal à 2/1, une fraction d'un cinquième requiert trois étages de 30 couplage à transistor et un rapport de résistance et de diode égal à 4/1, etc... Dans ce qui précède, la tension de sortie du circuit de polarisation de la figure 2 était considérée comme apparaissant entre les bornes 52 et 46. Si la tension de sortie est considérée comme 35 apparaissant entre les bornes 52 et 42, l'analyse montre que la tension de sortie peut être exprimée comme étant égale à N + 1 -*-a tension d'alimentation appliquée. Ainsi, dans le montage de la figure 2, dans lequel ÏT est égal à 2, la tension 69 05422 8 2002936 apparaissant à la borne de sortie 52 par rapport à. celle à la borne 42 est donnée par : Ys -~r- ' (9) Il apparaît à l'homme de l'art que ces valeurs générales 5 n + 2 e"t §—pour la tension de sortie s'appliquent aussi "bien au circuit de polarisation de la figure 1, qui représente le cas particulier où U est égal à zéro. la figure 3 montre comment le circuit de polarisation de la figure 1 peut être utilisé pour obtenir et maintenir le point de 10 fonctionnement d'un étage classique d'un amplificateur multi- stages à couplage direct. Dans ce qui suit, il convient de remarquer que le circuit de polarisation et l'amplificateur sont formés sur un élément semi-conducteur unique et comportent moins une partie d'une pastille ou plaquette de circuit intégré. 15 les chiffres de référence utilisés pour désigner les divers composants du circuit de polarisation de la figure 1 sont utilisés également pour identifier les mêmes composants dans la figure 3. De plus, la borne de référence 18 est reliée à la masse» le circuit amplificateur de la figure 3 comporte trois 20 transistors 60, 62, 64. l'un de ces transistors 60 est monté selon, un montage du type à collecteur commun, son collecteur étant relis directement à la borne de tension d'alimentation 14 et son émetteur étant relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 66. Un second transistor 62 est monté selon un montage du 25 type à base commune, son collecteur étant relié à la borne de potentiel 14 par l'intermédiaire d'une résistance 68 et son émetteur étant relié à la masse par l'intermédiaire de la résistance 66. Le troisième transistor 64 est monté selon un montage du 30 type à collecteur commun, son collecteur étant relié directement à la borne 14 et son émetteur étant relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 70. La base du transistor 60 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur 72, au circuit de sortie de l'étage précédent (non représenté). Le collecteur du transistor 62 35 est relié à la base du transistor 64, tandis que l'émetteur du transistor 64 est connecté, par l'intermédiaire d'un conducteur 78, de façon à commander un amplificateur supplémentaire du type décrit. BAD ORIGINAL 69 05422 9 2002936 le circuit amplificateur ainsi décrit comporte essentiellement un étage amplificateur couplé à l'émetteur commandant un étage à collecteur commun et est du type décrit dans le brevet américain N° 3»366.889, du 30 Janvier 1968. lorsqu'une source de 5 tension de polarité appropriée est reliée entre la "borne 14 et la masse, les signaux appliqués par l'intermédiaire du conducteur 72 sont amplifiés en premier lieu par la combinaison de transistors 60 et 62 et ensuite par le transistor 64. les signaux amplifiés apparaissent aux bornes de la résistance 70 de l'étage à 10 collecteur commun et au conducteur 78 et sous une tension continue sensiblement égale à celle qui est appliquée à la base du transistor d'entrée 60 et est indépendante des variations de la température ambiante et des tensions de fonctionnement. Une fonction d'amplification symétrique est obtenue avec le 15 montage de la figure 3 en couplant la tension de sortie apparaissant à la borne 24 du circuit de polarisation aux bases d«s transistors 60 et 62 par l'intermédiaire de résistances 82 et 84 d'égale valeur respectivement. Dans ce montage du type "triade", l'étage amplificateur peut être connecté itérativement ou en 20 cascade, car, lorsque la tension continue apparaissant à la borne 24 du circuit de polarisation est appliquée au transistor d'entrée 60, cette même tension est reproduite au conducteur de sortie 78. Un fait important qu'il convient de noter dans la description du circuit de polarisation des figures 1, 2 et 3 est que 25 Ifexactitude avec laquelle la tension de sortie approche ^ ^ fois la tension d'alimentation d'une part et H 1 fois cette N + 2 tension d'alimentation d'autre part, a pour résultat que la stabilité et l'équilibrage des circuits commandés par polarisation dépend en premier lieu du rapport entre les résistances de collec-30 teur et d'émetteur du transistor à émetteur commun dégénéré et non pas de leurs valeurs absolues. Ceci a une signification particulière pour la fabrication d'un circuit intégré car les deux résistances peuvent être formées en même temps et leurs rapports peuvent être mainbaxefacilement alors que des valeurs de résistance 35 absolues sont fonction de facteurs variables au cours du processus de fabrication. Par conséquent, avec un procédé donné, on peut s'attendre à .un meilleur rendement des circuils utilisables là où les rapports des composants de circuits sont plus importants que leurs valeurs absolues. 69 05422 10 2002936 L'emploi des diodes en série 17 et 21 des figures 1 et 3 et des diodes 45, 47, 49 et 51 de la figure 2, a de plus pour effet de réduire l'impédance de sortie des alimentations de polarisation représentées,car cet emploi assure une charge d'impé-5 dance plus faible pour le transistor 10 (30) et une impédance de commande plus faible pour le transistor 12 (32). Ceci rend l'impédance de sortie moins sensible aux variations du coefficient bêta du transistor et, en même temps, diminue les décalages de phase dans le transistor 10 (30) qui pourraient élever également 10 l'impédance de sortie de l'alimentation de polarisation» Si les diodes 17 et 21 (ou 45, 47, 49 et 51) étaient omises, des courants substantiellement plus importants seraient nécessaires pour obtenir la même faible impédance de sortie. Ceci aurait pour conséquence cependant de nécessiter une énergie plus 15 importante pour le circuit intégré et augmenterait également la dissipation d'énergie dans le circuit intégré. Par l'emploi de diodes en série, on obtient une impédance de commande plus faible pour le transistor 12 (32), comme il est souhaité tout en maintenant en même temps la stabilité de la tension de polarisation 20 sous forme d'une fraction fixe de la tension d'alimentation malgré des changements de température qui affectent seulement les valeurs absolues de Vbe et des résistances intégrées. Il en résulte que l'impédance de sortie totale de l'alimentation de polarisation peut être maintenue dans une gamme de fréquences large et que l'on 25 peut éliminer l'obligation habituelle d'utiliser des condensateurs de découplage externes. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens 30 constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 05422 n 2002936 SEVENDICATIOIS 1.- Circuit électrique pour délivrer des tensions de commande et prévu pour être relié à une source de tension d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre F + 2 de transistors, dont l'un, ou premier transistor, est connecté selon vin montage 5 à émetteur commun dégénéré grâce à des moyens comportant une première résistance et une première série de diodes semi-conductrices en série avec ladite première résistance et reliées au collecteur dudit premier transistor, une seconde résistance et une seconde série de diodes semi-conductrices montées en série 10 avec ladite seconde résistance et reliées à l'émetteur dudit premier transistor, la première résistance précitée ayant une valeur qui est égale sensiblement à I + 1 fois la valeur de la seconde résistance, ladite première série de diodes comportant un nombre de diodes égal à ÎT + 1 fois le nombre de la seconde série 15 de diodes, un autre transistor des IT + 2 transistors, ou second transistor, étant connecté selon un montage à collecteur commun N des moyens comportant 1T des lî + 2 transistors, ces II transistors couplant le collecteur dudit premier tra sistor à la base dudit second transistor, des mojrens pour coupler l'émetteur 20 du second transistor à la base du premier transistor et des moyens de sortie reliés au second transistor pour en dériver une tension de sortie. 2.- Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sortie précités reliés au second transistor 25 sont connectés entre l'émetteur dudit second transistor et l'extrémité du montage série comprenant ladite seconde résistance qui est reliée indirectement à l'émetteur du premier transistor pour ÎT dériver une tension de sortie égale à ^ 2 fois la tension de la source d'alimentation pour ledit premier transistor. 30 3.- Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sortie précités reliés audit second transistor sont connectés entre l'émetteur dudit second transistor et l'extrémité du montage série comprenant ladite première résistance qui est reliée indirectement au collecteur du premier 35 transistor pour dériver une tension de sortie égale à jj- * g fois 1 BÂD ÔHKjfNAL 69 05422 12 2002936 la tension de la source d'alimentation pour ledit premier transistor. 4.- Circuit électrique selon la revendication 1f caractérisé en ce que U égale zéro et en ce que la valeur de ladite seconde 5 résistance est sensiblement égale à celle de la première résistance. 5.- Circuit électrique selon l'une des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que chaque transistor du groupe de F transistors a son collecteur relié à une première borne reliée elle-même à une source de tension d'alimentation, le premier 10 transistor précité a son collecteur relié à la base du premier transistor du groupe de F transistors, le second transistor précité a sa base reliée à l'émetteur du dernier transistor du groupe de H transistors,chaque transistor du groupe de N transistors a son émetteur relié à la base du transistor qui le suit 15 dans ledit groupe et le second transistor précité a son collecteur relié à la première borne de tension d'alimentation précitée tandis qu'une troisième résistance est connectée entre 1'émetteur dudit second transistor et la seconde borne de tension d'alimentation. 20 6.- Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que lî = 2. 7.- Circuit selon une des revendications précitées,caractérisé en ce que le premier et le second transistors précités,le groupe 3A0 OPflCîfMAL