FR2599198A1 - Circuit miroir de courant a haute capacite - Google Patents
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Abstract
UN CIRCUIT MIROIR DE COURANT 1 A HAUTE CAPACITE COMPREND UN AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 2 CONNECTE ELECTRIQUEMENT EN ENTREE, D'UNE PART, A LA FOIS A UN GENERATEUR DE COURANT DE REFERENCE I ET A UN POLE D'ALIMENTATION V, VIA UNE PREMIERE RESISTANCER1, ET, D'AUTRE PART, AUDIT POLE D'ALIMENTATION V VIA UNE DEUXIEME RESISTANCE R2 DE REACTION, CET AMPLIFICATEUR ETANT CONNECTE EN SORTIE A LA BASE B8 D'UN TRANSISTOR T8 POUR EMETTRE UN COURANT I "REFLECHI" PAR RAPPORT AU COURANT DE REFERENCE I. SELON L'INVENTION, CE TRANSISTOR T8 EST DE TYPE NPN, MONTE DANS UN MONTAGE DE DARLINGTON 6 A LA SORTIE DE L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 2, LEQUEL EST DU TYPE A TRANSCONDUCTANCE.
Description
La présente invention se rapporte à un circuit miroir de courant à haute
capacité, du type qui comprend un amplificateur opérationnel connecté électriquement en entrée, d'une part, à la fois à un générateur de courant de référence et à un pôle d'ali5 mentation, par l'intermédiaire d'une première résistance, et, d'autre part, audit pôle d'alimentation, via une deuxième résistance de réaction, et qui est relié en sortie à la base d'un transistor pour émettre un courant "réfléchi" par rapport au courant de référence. Ainsi qu'il est connu, le circuit miroir de courant est un circuit qui permet de transférer d'une branche à une autre le même courant émis, par exemple, par un générateur de courant de référence. Les circuits miroirs de courant, que l'on appellera, en bref, 15 miroirs de courant, trouvent de multiples applications dans le domaine des circuits intégrés, et en particulier ils sont utilisés pour polariser des circuits différentiels, dans le domaine des circuits oscillants et dans les circuits d'échantillonnage du type
"échantillonnage et maintien".
En particulier, dans lescircuits d'échantillonnage et de maintien, il se présente la nécessité de disposer de courants élevés pour pouvoir charger rapidement les capacités typiques
de ces circuits.
Actuellement, la technique connue propose d'utiliser, dans 25 les circuits intégrés, des miroirs de courant classiques comprenant des transistors de type pnp qui occupent, dans le circuit intégré lui-même, une surface au moins cinq fois supérieure à celle d'un transistor prip de petite surface. Cttte disposition est nécessaire pour permettre de transmettre des courants élevés, supérieurs 30 à 1 mA, mais ce montage a le grave inconvénient d'occuper une grande surface de silicium du circuit intégré, ce qui est contraire à la tendance à intégrer des circuits en nombre de plus en plus
élevé par unité de surface.
Une deuxième mesure consiste à intégrer des miroirs de courant à haute capacité, du type qui comprend un amplificateur opérationnel électriquement connecté en entrée, d'une part, à la fois à un générateur de courant de référence et à un pôle d'alimentation, via une première résistance et, d'autre part, audit pôle d'alimentation, via une deuxième résistance dite de réaction. Cet amplificateur est connecté en sortie à la base d'un transistor du type pnp, lequel émet un courant "réfléchi"' I0 par rapport du courant de référence I R' Le rapport d'égalité entre le courant à transférer et le courant 10 de référence dépend du rapport entre la première résistance du circuit et la résistance de réaction, et il dépend en outre, directement, du paramètreC< du transistor du type pnp qui émet
le courant réfléchi.
Tout en répondant sensiblement au but visé, ce deuxième 15 type de miroir présente l'inconvénient, dans le cas de valeurs élevées du courant à transférer, de voir diminuer le paramètreO< du transistor pnp et d'être affecté d'une erreur consécutive non
négligeable sur le courant réfléchi IO.
Le problème technique qui est à la base de la présente 20 invention consiste à imaginer un miroir de courant qui présente
des caractéristiques de précision et de faible occupation de la surface de silicium du circuit intégré, en supprimant ainsi les inconvénients précités à propos de la technique connue.
Ce problème est résolu par un miroir de courant à haute capacité, du type indiqué précédemment, qui est caractérisé en ceque ledit transistor est du type npn, avec son collecteur connecté
audit pôle à travers ladite résistance de réaction.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
mieux eomptis a id lecture de la description qui vd suivte d'uti
exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un miroir de courant selon l'invention;
la figure 2 est une vue schématique, avec plus de détails des 35 circuits, d'un miroir de courant selon l'invention, dans une variante préférée de réalisation.
Sur les dessins, on a indiqué dans son ensemble en 1 un
miroir de courant à haute capacité selon l'invention.
Le miroir de courant 1 comprend avantageusement un amplificateur opérationnel 2 du type à cellule différentielle et à transconductance, qui possède une première entrée connectée électriquement, par une première liaison électrique 3, aussi bien à un générateur de courant de référence IR qu'à un pôle d'alimentation VC via une première résistance RI. Cet amplificateur 2 possède une deuxième entrée connectée électriquement, 10 par une deuxième liaison électrique 4, aussi bien audit pôle d'alimentation VC, via une résistance de réaction R2, qu'au collecteur C8 d'un transistor T8 de type npn, lequel, selon l'invention, émet le courant réfléchi IO qui sort de son émetteur E8 vers un noeud A possédant une tension V. L'amplificateur 2 a en outre une sortie directement connectée
à la base B8 dudit transistor T8 par une liaison électrique indiquée en 5.
Comme on le voit en se reportant en particulier à l'exemple de la figure 2, ledit amplificateur 2 comprend une structure à cellule différentielle composée d'une paire de transistors Tl et T2
de type npn possédant des émetteurs El et E2 connectés entre eux et à la masse via un générateur de courant IG. Les bases Bl et B2 desdits transistors Tl et T2 représentent les entrées de l'amplificateur 2 et les liaisons électriques 3 et 4 précitées leur sont 25 connectées respectivement.
Les collecteurs Cl et C2 des transistors Tl et T2 sont connectés à l'alimentation VC, par l'intermédiaire de diodes Dl et D2
respectives, et ils sont connectés, l'un, à la base B3 d'un transistot T3, etl'autre, à la base B4 d'un transistor T4.
- tLe transistor T3 est de type pnp et il a son émetteur E3 connecté directement à l'alimentation VC, tandis qu'il a son collecteur C3 connecté à la masse par l'intermédiaire d'une diode D3. Le transistor T4 est à son tour du type pnp et il a son émetteur E4 connecté directement à l'alimentation VC, tandis qu'il présente son collecteur C4 connecté au collecteur C6 d'un transistor T6, lequel est de type npn et a son émetteur E6 à la masse et sa base B6 connectée au collecteur C3 dudit transistor T3. Le collecteur C6 du transistor T6 représente la sortie dudit amplificateur 2 et, sur cette sortie, est dérivée ladite
liaison électrique 5.
Avantageusement, et dans une forme préférée de réalisation 10 de la présente invention, le transistor T8, de type npn, qui émet le courant réfléchi I0 par son émetteur E8, est connecté,dans un montage dit de Darlington 6, par l'intermédiaire d'un deuxième transistor T7 de type npn. Le transistor T7, dans le montage de Darlington classique 6, a respectivement son émetteur E7 directement 15 connecté à la base B8 du transistor T8 et son collecteur C7 connecté
au collecteur C8.
Le transistor T7 du montage de Darlington 6 a sa base B7 connectée directement au collecteur C6 du transistor T6, constituant la sortie de l'amplificateur 2, via la liaison électrique 5. 20 Le courant réfléchi I0 est commandé par l'étage amplificateur opérationnel à transconductance qui fournit le courant de base
nécessaire au transistor T8.de type npn.
Dans le miroir de courant à haute capacité selon l'invention, règne une relation d'égalité entre le courant réfléchi I et le 25 courant de référence IR, qui est donnée par le rapport entre la première résistance R1 et la résistance de réaction R2. Il est donc possible d'obtenir des courants réfléchis plus grands ou plus petits en faisant simplement varier le rapport entre lesdites résistances R1 et R2, Dans là variante préférée de réalisation dans laquelle on utilise le montage de Darlington 6 des transistors T7 et T8, la relation d'égalité indiquée précédemment dépend en outre du paramètre c< du montage de Darl4ngton 6, lequel est cependant
proche de l'unité.
La tension aux bornes de la résistance Ri doit être au moins de 300 mV pour éviter de mettre en saturation (SAT) le transistor T1 qui fait partie de l'étage amplificateur opérationnel à transconductance. En dépit de cette liaison, la dynamique de sortie du miroir selon l'invention, même si l'on utilise un montage de Darlington, est presque identique à celle d'un miroir de courant classique, puisque la tension V0 présente sur la borne A est
égale à la tension d'alimentation VC diminuée de seulement 1,3 volt.
Un premier avantage évident de la présente invention est donné par le fait que, en ce qui concerne les transistors contenus dans les circuits intégrés, un transistor de type npn intégré de petite surface peut travailler, tout en conservant de bonnes caractéristiques, avec un courant environ 10 fois plus élevé qu'un transistor de type pnp qui occupe la même surface de silicium. 15 De cette façon, pour les courants élevés, supérieurs à 1 mA, le miroir de courant selon l'invention occupe une surface de silicium réduite dans le circuit intégré, et ceci est d'une grande importance
en termes d'économie.
Un autre avantage est donné par le fait que ce miroir de courant à haute capacité a une plus grande précision que'les
miroirs de courant à haute capacité classiques.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit
uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (3)
1. Circuit miroir de courant à haute capacité, du type comprenant un amplificateur opérationnel connecté électriquement en entrée, d'une part, à la fois à un générateur de courant de référence et à un pôle d'alimentation, via une première résistance, et, d'autre 5 part, audit pôle d'alimentation via une deuxième résistance de réaction, cet amplificateur étant connecté en sortie à la base d'un transistor pour émettre un courant réfléchi par rapport à celui de référence, caractérisé en ce que ledit transistor
(T8) est de type npn, dont le collecteur (C8) est connecté audit 10 pôle d'alimentation (VC) via ladite résistance de réaction (R2).
2. Circuit miroir de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit transistor (T8) de type npn est
connecté dans un montage dit de Darlington (6).
3. Circuit miroir de courant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit amplificateur est de type opérationnel
à transconductance.
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