FR2787950A1 - Appareil et procede de regulation de caracteristique de filtrage - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil (11) de régulation de caractéristique de filtrage d'un dispositif de filtrage (10), l'appareil comprenant un générateur de signal de mesure (12) produisant un signal, dont la forme d'onde de réponse possède un cycle connu, lorsqu'on l'applique au dispositif de filtrage, un sélecteur (13) qui sélectionne le signal de mesure et l'applique au dispositif de filtrage lorsque ce dernier n'est pas utilisé, un instrument (14) de mesure de cycle de forme d'onde de réponse, et un dispositif de commande (15) comparant le cycle mesuré avec le cycle connu et régulant la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage sur la valeur voulue sur la base de la comparaison. L'invention propose également un procédé de régulation de caractéristique de filtrage ainsi qu'un circuit d'amplification à semiconducteur qui, associé à une capacité de charge, forme un intégrateur selon l'invention.
Description
I La présente invention concerne un appareil de régulation de la
caractéristique d'un filtre, qui assure la régulation d'une fréquence caractéristique sur une valeur voulue dans un dispositif de filtrage dont on peut réguler la fréquence caractéristique et, plus particulièrement, un appareil de régulation de la caractéristique de filtrage possédant une structure simple et que l'on peut monter sur une puce semiconductrice avec le dispositif de filtrage, ainsi qu'un procédé associé. Ces dernières années, il est apparu souhaitable de pouvoir monter un filtre en temps continu, qui est utilisé pour accepter ou rejeter sélectivement des signaux faibles, sur un circuit intégré à semiconducteur afin d'obtenir les avantages d'une densité d'intégration améliorée que procure le circuit intégré à semiconducteur. Un tel dispositif de filtrage possède une fréquence caractéristique qui représente la particularité caractéristique. Par exemple, la fréquence centrale est la fréquence caractéristique d'un filtre passe-bande, tandis que la fréquence de
coupure est la fréquence caractéristique d'un filtre passe-bas ou d'un filtre passe-
haut. De façon générale, les caractéristiques de circuits montés sur un circuit intégré à semiconducteur fluctuent au gré des fluctuations associées au processus de production ou aux conditions de fonctionnement. Par exemple, les
caractéristiques du dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semi-
conducteur fluctuent elles aussi, en fonction du processus de production et des
conditions de fonctionnement.
Pour maintenir à une valeur voulue la caractéristique du dispositif de filtration monté sur un circuit intégré à semiconducteur, un appareil de régulation de la caractéristique de filtrage, permettant de réguler automatiquement la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage sur une valeur voulue, devient nécessaire. La figure 1 est un schéma fonctionnel montrant un dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semiconducteur ainsi qu'un appareil de régulation de la caractéristique de filtrage, selon la technique antérieure. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne un dispositif de filtrage dont on peut réguler la fréquence caractéristique, et le numéro de référence 2 désigne un
appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la technique antérieure.
Cet appareil 2 de régulation de caractéristique de filtrage comporte un oscillateur 3 qui est en mesure d'assurer la régulation d'une fréquence d'oscillation, un instrument 4 de mesure de la fréquence d'oscillation qui sert à mesurer la
fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3, et un dispositif de commande 5.
Le dispositif de commande 5 fournit, à l'oscillateur 3 et au dispositif de filtrage 1, un signal de commande de caractéristique, de sorte que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 devienne une fréquence constante, sur la base du résultat de la mesure de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 par l'instrument 4 de mesure de fréquence d'oscillation, et il assure le réglage de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 ainsi que de la fréquence caractéristique du
dispositif de filtrage 1.
En d'autres termes, l'appareil 2 de régulation de caractéristique de filtrage selon la technique antérieure réalise l'oscillateur 3 de façon que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 1 présentent une corrélation connue, et il assure la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage I sur une fréquence voulue en réglant la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 sur une fréquence
d'oscillation constante.
Comme décrit ci-dessus, l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 2 classique assure indirectement la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage I en ajustant la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3, un tel procédé de régulation de caractéristique de filtrage étant généralement appelé un système "maîtreesclave". Dans ce système, l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 2 est le dispositif maître et le dispositif de
filtrage 1 est le dispositif esclave.
On note que les valeurs relatives associées aux dispositifs respectifs constituant un circuit intégré à semiconducteur n'atteignent généralement pas la valeur de conception, mais font intervenir une certaine variance, qui est de quelques unités pour cent dans un processus CMOS. Ainsi, si les valeurs associées aux éléments respectifs fluctuent dans l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 2 classique, la corrélation réelle, qui existe entre la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 1, devient
différente de la corrélation qui a été prévue.
Les erreurs que comportent la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 1 par rapport aux valeurs de conception du fait des variations relatives des valeurs associées aux éléments respectifs correspondent aux valeurs qui sont propres à chaque dispositif. Par conséquent, il est difficile d'estimer et de corriger ce genre de valeurs au moment de la conception, et, donc, une telle estimation et une telle correction n'ont pas été effectuées. Dans ces conditions, si la corrélation réelle entre la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 3 et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 1 s'écarte des valeurs de conception dans l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 2 classique, la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 1 s'écarte de la fréquence voulue, et la sélectivité du dispositif de filtrage 1
vis-à-vis des signaux d'entrée se détériore.
Lorsqu'un dispositif de filtrage d'une précision élevée est nécessaire, un dispositif de filtrage dont on a, par avance, assuré la régulation avec une précision élevée, doit être prévu à l'extérieur du circuit intégré à semiconducteur, et ceci empêche la réduction de la taille et du coût de l'appareil demandant un tel
dispositif de filtrage, d'un point de vue global.
Pour tenir compte des problèmes décrits ci-dessus, la technique connue "Integrated Filter Circuit and Regulating Method thereof', décrite dans le brevet japonais publié sans examen (Kokai) n 5-114 836, vise à produire un filtre
actif d'une précision élevée pouvant être incorporé dans un circuit intégré à semi-
conducteur. Toutefois, la technique décrite dans la revendication 6 de ce brevet japonais publié sans examen (Kokai) n 5-114 836 commence par appliquer un signal de mesure à l'entrée d'un dispositif de filtrage de façon à obtenir un signal de mesure de réponse, en soumettant ce signal à une transformation de fréquence telle qu'une transformation de Laplace et en calculant une caractéristique de transfert pour le filtre. Ensuite, des variables d'état secondaires Q et ob d'un filtre pouvant changer d'état sont calculées à partir de cette caractéristique de transfert, puis sont comparées avec des variables d'état qui ont été fixées préalablement, de manière à permettre de déterminer l'erreur existant entre elles. Cette erreur est réintroduite dans le dispositif de filtrage de façon à assurer la régulation du filtre
avec une précision élevée.
Comme indiqué ci-dessus, la technique décrite dans le brevet japonais publié sans examen (Kokai) n 5-114 836 nécessite un processus extrêmement complexe tel qu'une transformation de Laplace pour déterminer la caractéristique de transfert du filtre. Toutefois, pour réaliser une fonction de traitement aussi compliquée au moyen d'un dispositif à semiconducteur tel qu'un dispositif intégré à grande échelle (LSI), il faut au moins plusieurs dispositifs LSI. Ainsi, il est presque impossible d'incorporer le circuit mettant en oeuvre ce procédé de
régulation dans un unique dispositif LSI avec le dispositif de filtrage.
De fait, le brevet japonais publié sans examen (Kokai) n0 5-114 836 prévoit des filtres 42 à 44, des convertisseurs numérique-analogique 45 à 50 et une mémoire morte 57 à l'intérieur de l'appareil considéré (par exemple un unique dispositif LSI), et forme un circuit permettant une opération arithmétique, comportant notamment une unité centrale de traitement, et un circuit servant à produire un signal de régulation, au moyen de circuits externes, comme on peut le
voir clairement sur la figure 3 du document cité.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus évoqués des appareils de la technique antérieure, l'invention s'est donnée pour but de produire un appareil de régulation de caractéristique de filtrage qui peut être assemblé avec un dispositif de filtrage dans un seul et même dispositif LSI et qui peut assurer une régulation
automatique et très précise de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage.
Pour réaliser le but ci-dessus indiqué, la présente invention propose un appareil de régulation de caractéristique de filtrage qui comprend: un générateur de signal de mesure servant à produire un signal de mesure qui présente un cycle connu pour la forme d'onde de réponse lorsqu'il est appliqué à l'entrée d'un dispositif de filtrage possédant une fréquence caractéristique voulue; un sélecteur servant à sélectionner le signal de mesure et à l'appliquer en entrée au dispositif de filtrage alors que le dispositif de filtrage n'est pas utilisé; un instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse permettant de mesurer le cycle de la forme d'onde de réponse du signal de mesure appliqué en entrée et se trouvant dans le dispositif de filtrage; et un dispositif de commande servant à comparer le cycle de la forme d'onde de réponse mesuré par l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse avec le cycle de forme d'onde connu et à réguler la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage sur la valeur voulue en fonction du résultat
de la comparaison.
Dans un tel appareil de régulation de caractéristique de filtrage, on utilise au titre du signal de mesure un signal ayant, pour la forme d'onde de réponse, un cycle qui est connu dès le stade de la conception, lorsqu'il est appliqué en entrée au dispositif de filtrage possédant la fréquence caractéristique voulue, par exemple un signal en échelon. Ce cycle connu peut être stocké, en tant que cycle visé, dans le dispositif de commande, ou bien il peut être appliqué, depuis l'extérieur, au dispositif de commande au moment de la mesure des
caractéristiques de filtrage.
Pour effectuer la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage, on applique le signal de mesure au dispositif de filtrage par l'intermédiaire du sélecteur, et on mesure le cycle de la forme d'onde de réponse à ce moment, au moyen de l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse. On applique le cycle ainsi mesuré au dispositif de commande et on le compare avec le cycle visé. La fréquence caractéristique du dispositif de filtrage est alors réglée sur la base du résultat de cette comparaison. Comme décrit ci-dessus, lors de la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage, l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon l'invention peut facilement assurer la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage en détectant le cycle de forme d'onde de réponse du signal de mesure sans qu'il y ait à exécuter un processus arithmétique complexe pour déterminer la fonction de transfert du filtre et sans qu'il faille utiliser une transformation de Laplace, ou des opérations analogues. Par conséquent, la structure du circuit est simple, et il est possible de monter l'appareil
avec le dispositif de filtrage sur une unique puce.
On note qu'il est nécessaire d'utiliser une opération arithmétique telle qu'une transformation de Laplace ou un simulateur de circuit pour calculer le cycle visé du signal de mesure, mais ce calcul peut être effectué au stade de la conception, et les moyens permettant ce calcul n'ont pas besoin d'être montés dans
l'appareil de régulation de fréquence caractéristique.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise
à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel montrant un dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semiconducteur et un appareil classique de régulation de caractéristique de filtrage; la figure 2 est un schéma fonctionnel montrant un dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semiconducteur et un appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un organigramme montrant un algorithme de fonctionnement d'un dispositif de commande contenu dans le schéma fonctionnel de la figure 2; la figure 4 est un schéma fonctionnel montrant un exemple d'un générateur de signal en échelon contenu dans le schéma fonctionnel de la figure 2; la figure 5 est un schéma de circuit montrant un exemple d'un instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse contenu dans le schéma fonctionnel de la figure 2; la figure 6 est un diagramme de formes d'onde utilisé pour expliquer un procédé de mesure de cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage au signal en échelon lorsque le dispositif de filtrage de l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention est un filtre passe-bande secondaire; la figure 7 est un diagramme de formes d'onde utilisé pour expliquer un procédé de mesure de cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage au signal en échelon lorsque le dispositif de filtrage de l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention est un filtre passe- bande d'ordre élevé; la figure 8 est un schéma fonctionnel montrant un dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semiconducteur et un appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est un schéma de circuit montrant un circuit amplificateur de transconductance opérationnel, noté circuit OTA, destiné à constituer un dispositif de filtrage; la figure 10 est un graphe montrant la caractéristique gain-phase dans le cas o le circuit OTA de la figure 9 est utilisé comme intégrateur; la figure 11 est un schéma de circuit équivalent d'un intégrateur présentant la caractéristique que montre la figure 10; la figure 12 est un schéma de circuit d'un autre circuit OTA destiné à constituer un dispositif de filtrage; la figure 13 est un schéma de circuit d'un autre circuit OTA destiné à constituer un dispositif de filtrage; et la figure 14 est un schéma de circuit d'un autre circuit OTA destiné à
constituer un dispositif de filtrage.
On va expliquer ci-après, en liaison avec les dessins annexés, des appareils de régulation de caractéristique de filtrage selon les premier et deuxième modes de réalisation de l'invention Premier mode de réalisation La figure 2 est un schéma fonctionnel montrant un appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention, qui est monté sur un unique circuit intégré à semiconducteur (LSI) avec un dispositif de filtrage. Sur la figure 2, le numéro de référence 10 désigne un dispositif de filtrage permettant la régulation de sa fréquence caractéristique, tandis que le numéro de référence 11 désigne un appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention. Dans l'appareil 11 de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention, le numéro de référence 12 désigne un générateur de signal en échelon servant à produire un signal en échelon faisant fonction d'un signal de mesure, le numéro de référence 13 désigne un sélecteur servant à fournir sélectivement un signal d'entrée et le signal en échelon au dispositif de filtrage, et le numéro de référence 14 désigne un instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse permettant de mesurer le cycle de la
forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon.
Le numéro de référence 15 désigne un dispositif de commande qui assure la commande du générateur de signal en échelon 12 au moyen d'un signal de commande d'échelon, la commande du sélecteur 13 au moyen d'un signal de commande de sélecteur, la commande de l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse au moyen d'un signal de commande de mesure, et la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage au moyen d'un signal de commande de fréquence caractéristique obtenu sur la base du résultat de la mesure de cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage au signal
en échelon par l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse.
Ce dispositif de commande 15 comprend principalement un microprocesseur pouvant exécuter un code de programme qui décrit une séquence de processus permettant de réguler la fréquence caractéristique. La figure 3 est un organigramme montrant l'algorithme de la séquence de processus présente dans ce
dispositif de commande 15.
Dans l'appareil 11 de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande 15 commande d'abord le sélecteur 13 au moment de la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10, puis fait commuter le signal en échelon délivré par le générateur 12 de signal en échelon de façon que le signal en échelon
puisse être appliqué en entrée au dispositif de filtrage 10 (étape S 1).
Ensuite, le dispositif de commande 15 fixe le signal de commande de fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10 sur la valeur initiale Co (étape S2), commande le générateur 12 en échelon, fait produire le signal en échelon par le générateur de signal en échelon 12 et applique le signal en échelon au dispositif de filtrage 10 (étape S3). De plus, le dispositif de commande 15 fait commencer la mesure du cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon par l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse (étape S4). On note que la valeur initiale Co est déterminée de façon appropriée par avance sur la base de la valeur de régulation des produits normalisés, de façon
à abréger la durée de la régulation.
Le dispositif de commande 15 détermine si la différence (AT = To - TOT) entre le résultat (To) de la mesure du cycle, qui est délivré par l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse, et un cycle visé (TOT) se trouve à l'intérieur d'un intervalle de valeurs admises (étape S5), et met fin à la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10 lorsque la différence entre le résultat de mesure du cycle et le cycle visé se trouve
à l'intérieur de l'intervalle de valeurs admises.
Le cycle visé TOT peut être stocké à l'intérieur du dispositif de commande 15 au stade de la conception du produit, ou bien il peut être appliqué en entrée au dispositif de commande 15 depuis l'extérieur au moment même de la
régulation de la caractéristique de filtrage.
Lorsque la différence entre le résultat de la mesure de cycle et le cycle visé se trouve à l'extérieur de l'intervalle de valeurs admissibles, le dispositif de commande modifie la valeur du signal de commande de fréquence caractéristique (étape S6). L'organigramme ramène ensuite à l'étape S3, et les étapes S3 à S5 sont alors exécutées. Ensuite, les opérations de l'étape S6 et les opérations S3 à S5 sont exécutées jusqu'à ce que la différence entre le résultat de mesure de cycle et le cycle visé se trouve à l'intérieur de l'intervalle de valeurs admises. Lorsque la différence entre le résultat de mesure de cycle et le cycle visé se trouve à l'intérieur de l'intervalle de valeurs admises, la régulation de la fréquence caractéristique du
dispositif de filtrage 10 prend fin.
Lorsque la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10 est alors achevée, le dispositif de commande 15 commande le sélecteur 13 et fait commuter le trajet du signal de façon que le signal d'entrée puisse être
fourni au dispositif de filtrage 10.
On note que la valeur initiale Co du signal de commande de fréquence caractéristique devant être fixée à l'étape S2 peut être fixée à une valeur telle que le centre des fluctuations de la fréquence caractéristique qui résultent du processus de production et des conditions de fonctionnement se trouve à proximité de la
valeur visée TOT lors de la fixation de la valeur initiale Co, comme déjà indiqué.
Dans ce cas, on peut abréger la durée de régulation de la fréquence caractéristique
du dispositif de filtrage 10.
Un procédé approprié de mesure du cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon, lequel procédé doit être exécuté à l'étape S4, compare cette forme d'onde de réponse avec un niveau de référence au moyen d'un comparateur et mesure le cycle du décalage de montée ou
du décalage de descente de la forme d'onde de sortie du comparateur.
La figure 4 est un schéma de circuit montrant le générateur 12 de signal en échelon se trouvant dans l'appareil 11 de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation. Ce circuit, 12', comprend, fondamentalement, des première et deuxième sources de tension constante 12a et
12b, des premier et deuxième commutateurs 12c et 12d, et un tampon 12e.
La source de tension constante 12a est fixée à une tension V1 tandis que la source de tension constante 12b est fixée à une tension V2. Chacun des commutateurs 12c et 12d obéit à une commande fermeture/ouverture par le signal
de commande en échelon venant du dispositif de commande 15.
Le circuit 12' produit un signal en échelon qui se place entre les
tensions VI1 et V2 en fonction du déplacement du signal de commande en échelon.
Le signal en échelon est appliqué en entrée au sélecteur 13 via le tampon 12e.
La figure 5 est un schéma de circuit montrant l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse se trouvant dans l'appareil 11 de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation. Ce circuit 14' comprend un comparateur 14a servant à appliquer un signal mesuré et à le comparer avec un niveau de référence de signal, une bascule 14b qui constitue un circuit d'échantillonnage à un bit avec le comparateur 14a, et un compteur 14c
qui compte le signal de sortie de la bascule 14b.
On va maintenant expliquer le fonctionnement du circuit 14' en liaison
avec la figure 6.
La forme d'onde A montre le signal en échelon produit par le générateur 12 de signal en échelon. Lorsque ce signal en échelon est appliqué en entrée au dispositif de filtrage 10 via le sélecteur 13, la forme d'onde de réponse B peut être obtenue au titre de son signal de sortie. Cette forme d'onde de réponse représente la forme d'onde dans le cas o le filtre 10 est un filtre passe-bande secondaire. La forme d'onde de réponse B est appliquée ensuite à l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse. Dans le circuit 14' représenté sur la figure 5, elle est appliquée en entrée au comparateur 14a au titre du signal mesuré. Le comparateur 14a compare cette forme d'onde d'entrée avec le niveau de référence de signal et produit un signal de sortie binaire C. On note que le niveau de référence de mesure est fixé sur le niveau central de l'amplitude de la
forme d'onde de réponse dans ce mode de réalisation.
Ensuite, le signal de sortie du comparateur 14a est appliqué en entrée au circuit basculeur 14b, et le cycle du décalage de montée ou du décalage de descente de la forme d'onde de sortie du comparateur est mesuré. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la forme d'onde de sortie du comparateur 14a est échantillonnée par application d'un signal d'horloge qui présente une cadence plus élevée que la fréquence centrale du dispositif de filtrage 10, et la période de cycle nécessaire est alors comptée par le compteur 14c. Ce résultat de mesure peut
être obtenu sous la forme d'une valeur numérique.
Dans ce cas, l'erreur de mesure vaut approximativement fd(Nfs), o N est le nombre de cycles de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10, f0 est la fréquence centrale du dispositif de filtrage 10, et fs est la fréquence du signal d'horloge utilisé pour l'échantillonnage. Ainsi, on choisit N et f, de façon que l'erreur se trouve à l'intérieur de l'intervalle d'erreur souhaité. Le résultat de la mesure est envoyé au dispositif de commande 15 et les étapes de traitement venant
après les étapes S5 et suivantes sont exécutées.
Lorsque le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-bande secondaire, sa fonction de transfert F(s) est généralement exprimée par l'équation
suivante.
2nfo Q F(s) = S2, s + (2f fo)2 Q
Ici, Q représente le facteur caractéristique appelé "facteur de qualité".
D'autre part, la transformation de Laplace du signal en échelon est exprimée par I(s) = A/s. Ici, le symbole A représente l'amplitude de la fonction en échelon. Par conséquent, la transformation de Laplace O(s) de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon I(s) est donnée par la formule suivante: 2An fo Q O(s) = F(s) I(s) = (2) s+(2)r0 s2+ 2n:fo s+(2n:fo)2
Q
Lorsqu'on soumet l'expression (2) à une transformation de Laplace inverse, on peut obtenir l'expression (3) représentant la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10, à savoir
A _ _ _3
O(t)= sin 2 rfVî -/4Q (3) Cette expression représente une onde sinusoïdale ayant une fréquence, qui s'amortit avec la constante de temps Q/nfo, fo i1 - ('/4ó) (4) Ainsi, pour que la fréquence centrale fo atteigne la valeur visée fOT, il faut que la fréquence de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal au échelon I(s) soit foT 1 - (/4Q2) (5) Dans l'appareil 11 de régulation de caractéristique de fréquence selon le premier mode de réalisation de l'invention, par conséquent, il est déterminé si la différence (AT = To - TOT) entre le résultat de mesure de cycle (To) délivré par l'instrument 14 de mesure de cycle de forme d'onde de réponse et le cycle visé (TOT) est ou non comprise à l'intérieur de l'intervalle de valeurs admises, et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10 est régulée de façon que la différence entre le résultat de mesure de cycle et le cycle visé vienne se mettre à
l'intérieur de l'intervalle de valeurs admises.
On note que, lorsque la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10 fait l'objet d'une régulation directe au moyen du signal en échelon, il faut réeffectuer la régulation si les conditions de fonctionnement (tension de la
source d'alimentation électrique, température, etc.) viennent à changer.
Si le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-bande d'ordreinférieur, par exemple un filtre passe-bande secondaire, alors, à l'étape S5, il est possible d'obtenir analytiquement la relation entre la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon et sa fréquence centrale fo, mais, si le dispositif
de filtrage 10 est un filtre passe-bande d'ordre élevé (par exemple un filtre passe-
bande du seizième ordre), il est difficile d'obtenir analytiquement la forme d'onde
de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon.
Toutefois, dans un tel cas, on peut obtenir numériquement, en utilisant un simulateur de circuit, ou un moyen analogue, la relation entre le cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon et la
fréquence centrale fo du dispositif de filtrage 10.
La figure 7 est une forme d'onde servant à expliquer le procédé de mesure de cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au
signal en échelon dans le cas o le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-
bande d'ordre élevé. La forme d'onde A représente le signal en échelon, la forme d'onde B représente la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon, et la forme d'onde C représente la forme d'onde de sortie du comparateur, que l'on obtient lorsque la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon et le niveau de référence de mesure sont fixés à un niveau quelque peu inférieur au niveau d'amplitude maximal de la forme d'onde de
réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon.
Lorsque le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-bande secondaire, les fluctuations du gain sont faibles puisque l'ordre correspond à un nombre bas, mais, lorsque le dispositif de filtrage est un filtre passe-bande d'ordre élevé, le gain du point de régulation fluctue du fait qu'une pluralité de pôles et un
point zéro fluctuent relativement.
Si le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-bande d'ordre élevé, il est souhaitable de comparer la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon avec le niveau de référence de mesure au moyen du comparateur en fixant le niveau de référence de mesure à un niveau quelque peu inférieur au niveau d'amplitude maximal de la forme d'onde de réponse du
dispositif de filtrage 10.
Dans un tel cas, il est possible de mesurer le cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon en mesurant le temps qui sépare les points centraux des parties de niveau haut (H) de la forme d'onde de sortie du comparateur, et il est également possible de déterminer si le gain du dispositif de filtrage 10 est supérieur ou inférieur à la valeur voulue en mesurant le temps pendant lequel la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon dépasse le niveau de référence de mesure. Lorsque le dispositif de filtrage 10 est un filtre passe-bande d'ordre élevé, la durée comprise entre le point o le signal en échelon apparaît et le point o la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon atteint le maximum présente une relation de proportionnalité avec le cycle de la forme d'onde de réponse. Par conséquent, on peut mesurer la fréquence centrale du dispositif de filtrage en mesurant le temps auquel l'onde de réponse atteint
l'amplitude maximale.
De plus, on peut mesurer la fréquence centrale du dispositif de filtrage et son gain simultanément, au moment de la mesure du gain, en déterminant la durée comprise entre le point central du temps, pour lequel la forme d'onde de réponse dépasse le niveau de référence de mesure, et le point o la forme d'onde
de réponse atteint l'amplitude maximale.
Toutefois, le procédé de mesure de la fréquence centrale utilisant ce système implique une erreur plus grande que le procédé de mesure de cycle utilisant la forme d'onde de sortie du comparateur. Par conséquent, on utilise ce système au stade initial de la régulation de façon à réguler grossièrement la fréquence centrale et le gain, et on effectue la régulation à un stade ultérieur au moyen du procédé de mesure de cycle utilisant la forme d'onde de sortie du comparateur. De cette manière, on peut abréger la durée de la régulation de la
fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10.
Comme décrit ci-dessus, l'appareil 11 de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention mesure le cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de filtrage 10 au signal en échelon lorsque le dispositif de filtrage 10 n'est pas utilisé, et il mesure directement la fluctuation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 10, si bien qu'il peut réguler avec une haute précision la caractéristique du dispositif de filtrage 10. Par conséquent, ce mode de réalisation assure une régulation hautement précise des
caractéristiques du dispositif de filtrage 10.
Ainsi, lorsque l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 11 du premier mode de réalisation est utilisé, un dispositif de filtrage qui a été ajusté, préalablement, de manière hautement précise n'est pas nécessaire même lorsqu'un dispositif de filtrage de grande précision est nécessaire. Lorsque l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 11 du premier mode de réalisation est monté avec le dispositif de filtrage 10 sur le circuit intégré à semiconducteur, on peut réduire la taille globale du dispositif à semiconducteur nécessitant le dispositif de filtrage, ainsi que son coût de production. Deuxième mode de réalisation La figure 8 est un schéma fonctionnel montrant un dispositif de filtrage monté sur un circuit intégré à semiconducteur et un appareil de régulation
de caractéristique de filtrage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
Sur ce dessin, le numéro de référence 20 désigne un dispositif de filtrage dont la fréquence caractéristique peut être soumise à une régulation, tandis que le numéro de référence 21 désigne l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon
le deuxième mode de réalisation de l'invention.
Avec le premier mode de réalisation décrit précédemment, il faut réguler de nouveau la fréquence caractéristique dans le cas o les conditions de fonctionnement (la source d'alimentation en tension électrique et la température) ont fluctué. Le deuxième mode de réalisation présenté ciaprès fournit un appareil qui régule automatiquement la fréquence caractéristique même lorsque les conditions de fonctionnement fluctuent et qui peut donc utiliser le dispositif de filtrage de manière continue. En d'autres termes, le deuxième mode de réalisation fournit un appareil qui comprend la combinaison du système maitre-esclave de la
technique antérieure avec l'appareil du premier mode de réalisation.
Dans l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 21 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, le numéro de référence 22 désigne un appareil maître, le numéro de référence 23 désigne un oscillateur dont on peut régler la fréquence d'oscillation, et le numéro de référence 24 désigne un instrument de mesure de fréquence d'oscillation permettant de mesurer la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 23. On note que l'oscillateur 23 est conçu de façon que sa fréquence d'oscillation présente une corrélation connue avec la
fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20.
Le numéro de référence 25 désigne un dispositif de commande servant à fournir un signal de commande maître à l'oscillateur 23 et à un autre dispositif de commande, dont on va parler un peu plus loin. Le signal de commande maître est tel que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 23 devient une fréquence constante, sur la base du résultat de mesure de la fréquence d'oscillation de
l'oscillateur 23 effectuée par l'instrument de mesure de fréquence d'oscillation.
L'appareil maître 22 régule la fréquence caractéristique pendant l'utilisation du dispositif de filtrage 20 sur une fréquence voulue, car l'oscillateur 23 est conçu de façon que sa fréquence d'oscillation et la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 soient dans une corrélation connue, si bien que l'appareil maître 22 commande la fréquence d'oscillation de l'oscillateur 23 de
façon qu'elle soit égale à une fréquence d'oscillation constante.
Le numéro de référence 26 désigne un générateur de signal en échelon servant à produire un signal en échelon au titre d'un signal de mesure, le numéro de référence 27 désigne un sélecteur servant à fournir sélectivement le signal d'entrée ou le signal en échelon au dispositif de filtrage 20, et le numéro de référence 28 désigne un instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse permettant de mesurer le cycle de la forme d'onde de réponse du dispositif de
filtrage 20 au signal en échelon.
Le numéro de référence 29 désigne un dispositif de commande, qui assure la commande du générateur 26 de signal en échelon au moyen d'un signal de commande d'échelon, la commande du sélecteur 27 par un signal de commande de sélecteur, la commande de l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse 28 au moyen d'un signal de commande de mesure et la régulation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 au moyen d'un signal de commande de fréquence caractéristique, sur la base du résultat de mesure fourni par l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse et sur la base d'un
signal de commande maître délivré par le dispositif de commande 25.
Lorsque le dispositif de filtrage 20 n'est pas utilisé dans l'appareil 21 de régulation de caractéristique de filtrage, selon le deuxième mode de réalisation possédant la structure ci-dessus indiquée, le générateur de signal en échelon 26, le sélecteur 27, l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse 28 et le dispositif de commande 29 fonctionnent respectivement de la même manière que le générateur de signal en échelon 12, le sélecteur 13, l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse 14 et le dispositif de commande 15 de l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 11 du premier mode de réalisation, afin d'assurer la régulation de la fréquence caractéristique, et ils régulent la fréquence
caractéristique du dispositif de filtrage 20 sur une fréquence visée.
Lorsque le dispositif de filtrage 20 a été réglé de façon à fonctionner avec le signal d'entrée, après que la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 a été régulée par le générateur de signal en échelon 26, le sélecteur 27, l'instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse 28 et le dispositif de commande 29, tels que décrits ci-dessus, l'appareil maître et le dispositif de commande 29 maintiennent la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 sur la fréquence qui a été régulée alors que le dispositif de filtrage n'était pas utilisé. Comme décrit ci-dessus, l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 21 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention peut directement mesurer la fluctuation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 et peut réguler cette fréquence caractéristique du dispositif de filtrage 20 sur une fréquence voulue, à partir du résultat de mesure fourni par la mesure du cycle de la forme d'onde du dispositif de filtrage 20 vis-à- vis du signal en échelon lorsque le dispositif de filtrage 20 n'est pas utilisé. Ainsi, ce mode de réalisation peut assurer
une régulation très précise des caractéristiques du dispositif de filtrage 20.
De plus, même lorsque les conditions de fonctionnement, telles que la tension de la source d'alimentation électrique, la température, etc., fluctuent pendant l'utilisation du dispositif de filtrage, l'appareil maître 22 régule automatiquement la caractéristique de fréquence et, par conséquent, le dispositif
de filtrage peut être utilisé de manière continue.
Ainsi, lorsque l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 21 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention est utilisé, il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif de filtrage qui a été régulé avec une précision élevée, même lorsqu'un dispositif de filtrage très précis est nécessaire. Lorsque l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 21 selon l'invention est monté avec le dispositif de filtrage 20 sur le circuit intégré à semiconducteur, la taille et le coût de production global de l'appareil à circuit intégré à semiconducteur
nécessitant le dispositif de filtrage peuvent être diminués.
Le dispositif de régulation de caractéristique de filtrage selon le deuxième mode de réalisation fournit l'effet particulier, qui ne peut pas être obtenu au moyen de l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage 1l 1 du premier mode de réalisation, selon lequel, même lorsque les conditions de fonctionnement varient, il est possible de maintenir la fréquence caractéristique du dispositif de
filtrage sur la fréquence régulée au moment o il n'était pas utilisé.
On note que, avec le procédé et l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon l'invention, il est nécessaire d'utiliser, comme signal de mesure, des signaux non cycliques contenant la totalité des fréquences de l'intervalle de fluctuation de la fréquence caractéristique du dispositif de filtrage, au titre de la composante de fréquence, et des exemples de semblables signaux non cycliques comprennent le signal en échelon (u(s) = I/s) et un signal
d'impulsion (6(s) = 1).
Ainsi, alors que l'on a décrit le procédé et l'appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon le premier et le deuxième mode de réalisation de l'invention dans le cas o on utilisait le signal en échelon comme signal de mesure, il est également possible d'utiliser, à la place du signal en échelon, le signal d'impulsion. Toutefois, on préfere l'utilisation du signal en échelon, car le signal en échelon fournit une plus grande amplitude pour la forme d'onde de
réponse du dispositif de filtrage.
On va illustrer de manière plus complète, ci-après, certains modes de réalisation des dispositifs de filtrage 10 et 20 décrits ci-dessus. Chacun des circuits présentés sur les figures 9, 12, 13 et 14 est un amplificateur à semiconducteur possédant une structure OTA (amplificateur de transconductance opérationnel) qui utilise des transistors MOS, le dispositif de filtrage étant constitué par connexion
d'une charge capacitive C à cet amplificateur.
La figure 9 montre la structure de circuit de l'OTA qui est utilisé de façon générale. Ce circuit OTA comporte un premier transistor MOS 101 fonctionnant dans la région linéaire et des deuxième et troisième transistors MOS 102 et 103 dont les grilles sont respectivement connectées à des bornes d'entrée différentielles In+ et In-, et dont les sources sont connectées entre la source et le drain du transistor MOS 101. Les sources de quatrième et cinquième transistors MOS 104 et 105 sont connectées aux drains des transistors MOS 102 et 103 et servent à appliquer en entrée un signal de tension de polarisation prédéterminé. On note que le signal de polarisation est appliqué en entrée aux grilles des transistors
MOS 104 et 105.
De plus, des première et deuxième sources de courant 106 et 107 sont connectées à la source et au drain du premier transistor MOS, tandis que des troisième et quatrième sources de courant 108 et 109 sont connectées aux drains des quatrième et cinquième transistors MOS 104 et 105. Des bornes de sortie différentielles Out+ et Out- s'interposent respectivement entre les drains des quatrième et cinquième transistors MOS 104 et 105 et les sources de courant 108
et 109.
On note que la transconductance Gm du circuit OTA représenté sur la figure 9 est commandée par une tension fournie en entrée à la grille du premier transistor 101, faisant fonction de borne de commande de Gm. Les quatrième et cinquième transistors MOS 104 et 105, auxquels le signal de polarisation est appliqué en entrée, sont disposés de façon à augmenter la résistance de sortie Ro
du circuit OTA.
Dans le circuit OTA général ci-dessus décrit, la charge capacitive CL est connectée à chacune de ses bornes de sortie Out+ et Out- de façon à constituer un intégrateur. La figure 10 est un schéma caractéristique gain-phase de l'intégrateur ainsi constitué. La figure 11 montre le schéma de circuit équivalent de l'intégrateur, qui est constitué sur la base du schéma caractéristique gain-phase de la figure 10. On note que le circuit équivalent de la figure 11 était représenté sous
la forme d'un circuit asymétrique simplifié.
Sur la figure 11, le symbole Ro représente une résistance de sortie
et le symbole CL représente la charge capacitive servant à constituer l'intégrateur.
Les deux transistors MOS 104 et 105 de la figure 9 sont utilisés pour augmenter cette résistance de sortie Ro. Le symbole Go représente la conductance de sortie
qui est déterminée par les deux transistors MOS 104 et 105 de la figure 9.
Le symbole CM représente une capacité parasite (principalement, une capacité de canal et une capacité de jonction) résultant des quatrième et cinquième transistors MOS 104 et 105, et cette capacité parasite s'applique principalement aux bornes
de drain des deuxième et troisième transistors MOS 102 et 103.
Le symbole G, représente une conductance d'entrée, laquelle est déterminée par les deux transistors MOS 102 et 103. Le symbole Rc représente la résistance d'état conducteur du transistor MOS 101 fonctionnant dans la région linéaire, et le symbole Cc représente la capacité parasite résultant des premier, deuxième et troisième transistors MOS 101, 102 et 103. On note que la valeur de la résistance d'état conducteur Rc du transistor MOS 101 est limitée par la tension
de la borne de commande Gm.
Dans l'intégrateur qui possède la structure de circuit ci-dessus décrite, la fréquence angulaire caractéristique de l'intégrateur est I/(Rc.CL) pour le gain à
0 dB.
Dans l'intégrateur utilisant le circuit OTA de la figure 9, le point zéro et le pôle des effets parasite sont respectivement formés par la capacité parasite Cc à la fréquence angulaire 1/(Rc.Cc) et à la fréquence angulaire GO/CM, comme représenté sur la figure 10. Lorsque la phase de l'intégration est en avance du fait de l'existence du point zéro des effets parasite 1/(Rc.Cc) dans la bande d'utilisation, la courbe de phase se soulève à partir de -90 , comme représenté sur le diagramme de caractéristique de phase de la figure 10, et les performances de l'intégrateur se détériorent. De ce fait, le coefficient de qualité Q du filtre chute également et la conception d'un filtre doté d'un facteur de qualité Q élevé devient difficile. Ainsi, pour obtenir un intégrateur ayant des caractéristiques idéales, c'est-à- dire tel qu'un point zéro, qui rétrécit l'intervalle de fonctionnement d'intégrateur, n'existe de préférence pas, mais ce point zéro et ce pôle sont
inévitables dans la mesure o on utilise des transistors MOS.
Lorsque la capacité parasite Cc diminue, ce point zéro l/(Rc.Cc) des effets parasites se décale vers le côté des hautes fréquences, ce qui a pour effet que le point de soulèvement de la phase, comme représenté sur la figure 10, se déplace également vers le côté des hautes fréquences et que les influences nuisibles de ce point zéro deviennent faibles. Pour diminuer la capacité parasite Cc, il faut réduire
les tailles des transistors MOS 1, 2 et 3 fonctionnant dans la région linéaire.
Lorsqu'on a réduit les tailles de ces transistors, alors, toutefois, la précision relative de la valeur de Gm se détériore. Par conséquent, une tentative visant à améliorer les caractéristiques de fréquence de l'intégrateur par diminution de la
capacité parasite ne peut pas réussir.
nl est possible de compenser l'influence nuisible de l'existence du point zéro sur la caractéristique de phase en déplaçant le pôle Go/CM des effets parasites dans la direction du point zéro des effets parasites, c'est-à-dire vers le côté des basses fréquences, au lieu de déplacer le point zéro l/(Rc.Cc) des effets parasites, représenté sur la figure 10, vers le côté des hautes fréquences en diminuant la capacité parasite Cc. Lorsque la fréquence angulaire est en avance sur le pôle Go/GM des effets parasites dans le schéma des caractéristiques représenté sur la figure 10, le gain commence de chuter de nouveau, de sorte que la courbe de phase qui a d'abord été soulevée sous l'influence du point zéro, recommence à s'abaisser
en direction de l'angle -90 .
Ainsi, idéalement, lorsque le pôle Go/CM des effets parasites est déplacé vers le bas, jusqu'au point zéro l/(Rc.Cc) des effets parasites, en direction du côté des basses fréquences, l'influence du point zéro est compensée, et on peut maintenir pour la phase un angle voisin de - 90 vers le côté des hautes fréquences, si bien qu'on améliore les performances de l'intégrateur. Le symbole Go représente la conductance de sortie, qui est déterminée par les deux transistors MOS 104 et 105 connectés à la borne de polarisation, cette valeur ne pouvant pas facilement
être modifiée.
Ainsi, on déplace le pôle GO/CM des effets parasites en direction du côté des basses fréquences en ajustant la valeur de la capacité CM apparaissant dans les drains des deux transistors 102 et 103, afin de compenser les influences
nuisibles du point zéro.
La figure 12 est un schéma de circuit montrant un autre exemple du circuit OTA que l'on peut utiliser comme dispositif de filtrage. Comme représenté sur ce schéma de circuit, ce mode de réalisation se distingue en ce que des capacités 110 et 111 sont ajoutées, à nouveau, aux sources des deux transistors 104 et 105 du circuit OTA de la figure 9. Alors que l'une des extrémités de chaque capacité 110, 111 est représentée comme étant connectée à la masse électrique sur la figure 12, celle-ci ne doit pas nécessairement être connectée à la masse
électrique, mais peut être connectée à un potentiel fixe.
On choisit la valeur de chaque capacité 110, 111 de façon que sa valeur de synthèse, CM, avec la capacité parasite CM associée aux transistors MOS 104 et 105 soit aussi proche que possible de la valeur 1/(Rc.Cc). De cette manière, il est possible de réduire les influences nuisibles du point zéro qui sont dues à la capacité parasite Cc sur les caractéristiques de l'intégrateur sans pour autant augmenter la variation relative de la valeur de Gm. Par conséquent, on rapproche
l'intégrateur ayant la structure Gm-C des caractéristiques de l'intégrateur idéal.
Lorsque l'intégrateur, c'est-à-dire un des dispositifs de filtrage 10 et 20 représentés respectivement sur la figure 2 ou 8, est constitué par ce circuit OTA, la capacité de charge CL est connectée à chaque borne de sortie Out+ et Out-, comme
indiqué par les lignes en trait interrompu.
De plus, le signal de commande de fréquence caractéristique venant du dispositif de commande 15 de la figure 2 est appliqué en entrée à la borne de
commande de Gm de ce circuit OTA.
La figure 13 représente un circuit OTA selon un autre mode de réalisation. ce mode de réalisation se distingue en ce que chaque capacité 110, 111 décrite ci-dessus comprend des transistors MOS 112 et 113. La source et le drain de chacun de ces transistors MOS 112 et 113 sont mutuellement connectés, tandis que leurs grilles sont connectées à un potentiel fixe, comme représenté sur la
figure 13, de façon que ces transistors fonctionnent comme une capacité.
Lors de la production pratique d'un dispositif à semiconducteur, ce mode de réalisation offre la possibilité de produire les transistors MOS 112 et 113 au cours du même processus de production que les autres transistors MOS. Par conséquent, la capacité parasite Cc des transistors MOS qui produit le point zéro et la capacité des transistors MOS 112 et 113 qui produit le pôle présentent une relation de proportionnalité, et le décalage du point zéro parasite qui est dû à la fluctuation de la capacité Cc devient égal au déplacement du pôle qui est dû à la fluctuation de la capacité CM. De ce fait, la capacité CM n'est pas affectée par la fluctuation de la capacité Cc résultant de la fluctuation propre au processus de
production, si bien qu'on peut obtenir le résultat voulu.
La figure 14 représente un troisième mode de réalisation du circuit OTA. Ce mode de réalisation vise à réduire le plus possible les valeurs des capacités 110 et 111 indiquées sur la figure 12. Par conséquent, ce mode de réalisation emploie une structure dans laquelle une capacité non polaire 114 est connectée entre les sources des deux transistors MOS 104 et 105. Avec cette structure, la capacité nécessaire est ramenée au quart de sa valeur, par
comparaison avec les modes de réalisation des figures 12 et 13.
Les circuits OTA décrits ci-dessus peuvent réduire au plus haut degré possible les influences du point zéro résultant de la capacité parasite, sans augmenter la variation relative de la valeur de Gm. Lorsqu'on utilise ce circuit OTA au titre de l'intégrateur à structure Gm-C, la caractéristique fréquence angulaire-phase devient proche de la caractéristique d'un intégrateur idéal, et on peut obtenir un filtre qui possède un facteur de qualité de valeur élevée et que l'on peut monter sur un circuit intégré à semiconducteur. Par conséquent, l'invention apporte une contribution importante à la réduction de la taille globale de l'appareil
utilisant le filtre.
Claims (17)
1. Appareil (1l1; 21) de régulation de caractéristique de filtrage, servant à assurer la régulation de la fréquence caractéristique d'un dispositif de filtrage (10; 20) dont on peut réguler la fréquence caractéristique, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur (12; 26) de signal de mesure servant à produire un signal de mesure qui possède un cycle connu pour sa forme d'onde de réponse lorsqu'il est appliqué en entrée audit dispositif de filtrage possédant une fréquence caractéristique voulue; un sélecteur (13; 27) servant à sélectionner ledit signal de meure et à l'appliquer en entrée audit dispositif de filtrage lorsque ledit dispositif de filtrage n'est pas utilisé; un instrument (14; 28) de mesure de cycle de forme d'onde de réponse servant à mesurer le cycle de la forme d'onde de réponse dudit signal de mesure ainsi appliqué en entrée dans ledit dispositif de filtrage; et un dispositif de commande (15; 29) servant à comparer le cycle de ladite forme d'onde de réponse mesuré par ledit instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse avec ledit cycle connu de forme d'onde de réponse, et à réguler la fréquence caractéristique dudit dispositif de filtrage sur ladite valeur
voulue à partir du résultat de la comparaison.
2. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de signal de mesure (12;
26) produit un signal en échelon.
3. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de signal de mesure (12
26) produit un signal d'impulsion.
4. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit sélecteur (13; 27) sélectionne ledit signal de mesure ou le signal d'entrée du dispositif de filtrage, et applique le signal
sélectionné audit dispositif de filtrage.
5. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit instrument de mesure de cycle de forme d'onde de réponse (14) comporte un comparateur (14a) servant à comparer, avec un niveau de référence, le niveau de la forme d'onde de réponse dudit dispositif de filtrage audit signal de mesure, un circuit basculeur (14b) servant à échantillonner le signal de sortie dudit comparateur au moyen d'un signal d'horloge ayant un cadencement supérieur à la fréquence caractéristique dudit dispositif de filtrage, et un compteur (14e) servant à compter le signal de sortie
dudit circuit basculeur.
6. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un oscillateur (23) servant à produire un signal de sortie qui possède une fréquence présentant une corrélation avec la fréquence caractéristique dudit dispositif de filtrage (20); un instrument (24) de mesure de fréquence d'oscillation servant à mesurer la fréquence d'oscillation dudit oscillateur; et un deuxième dispositif de commande (25) servant à produire un signal qui régule la fréquence d'oscillation dudit oscillateur et la fréquence caractéristique dudit dispositif de filtrage sur la base du résultat de mesure fourni
par ledit instrument de mesure de fréquence d'oscillation (24).
7. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de régulation fourni par ledit deuxième dispositif de commande (25) est appliqué en entrée audit dispositif de
filtrage (20) par l'intermédiaire dudit dispositif de commande (29).
8. Procédé de régulation de caractéristique de filtrage, permettant de réguler la fréquence caractéristique d'un dispositif de filtrage dont on peut réguler la fréquence caractéristique, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: préparer un signal de mesure qui possède un cycle connu de forme d'onde de réponse lorsqu'il est appliqué en entrée audit dispositif de filtrage ayant une fréquence caractéristique voulue; appliquer ledit signal de mesure à l'entrée du dispositif de filtrage alors que ledit dispositif de filtrage n'est pas utilisé, et mesurer le cycle de la forme d'onde de réponse; et comparer le cycle ainsi mesuré avec ledit cycle connu et réguler la fréquence caractéristique dudit dispositif de filtrage sur ladite valeur voulue à
partir du résultat de la comparaison.
9. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de filtrage (10; 20) comprend un circuit d'amplification à semiconducteur (OTA) et une capacité de charge (CL) connectée à une borne de sortie de fonctionnement (Out+, Out-) dudit
circuit d'amplification à semiconducteur, o ledit circuit d'amplification à semi-
conducteur comporte: une paire de bornes d'entrée différentielles (In+, In-) un premier transistor MOS (101) dont la grille est connectée à une borne de commande de transconductance (Gm); des deuxième et troisième transistors MOS (102, 103) dont les grilles sont connectées auxdites bornes d'entrée différentielles (In+, In-) et dont les sources sont connectées à la source ou au drain dudit premier transistor MOS; des quatrième et cinquième transistors MOS (104, 105) dont les grilles sont connectées à une borne d'entrée de signal de polarisation constant et dont les sources sont connectées aux drains des deuxième et troisième transistors MOS, respectivement; des première et deuxième sources de courant (106, 107) respectivement connectées à la source et au drain dudit premier transistor MOS
(101);
des troisième et quatrième sources de courant (108, 109) respectivement connectées aux drains desdits quatrième et cinquième transistors
MOS (104, 105);
deux bornes de sortie différentielles (Out+, Out-) s'interposant entre les drains desdits quatrième et cinquième transistors MOS et lesdites troisième et quatrième sources de courant; et des première et deuxième capacités (110, 111) ayant une de leurs extrémités respectivement connectée aux sources desdits quatrième et cinquième
transistors MOS, et leur autre extrémité connectée à un potentiel fixe.
10. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les valeurs desdites première et deuxième capacités (110, 111) dudit circuit d'amplification à semiconducteur dudit filtre sont sélectionnées de façon que le point zéro des effets parasites produit par la capacité parasite (Cc) résultant desdits premier, deuxième et troisième transistors MOS (101, 102, 103) peut être compensé par le pôle des effets parasites produit par la capacité totale (CM) formée de la capacité parasite (CM) résultant des quatrième et cinquième transistors MOS et desdites première et deuxième capacités (110, 111), dans la caractéristique gain- phase d'un intégrateur constitué par connexion d'une capacité de charge (CL) auxdites bornes de sortie
différentielles (Out+, Out-).
11. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième capacités dudit circuit d'amplification à semiconducteur dudit dispositif de filtrage comprennent des sixième et septième transistors MOS (1 12, 113) dont les grilles sont connectées à un potentiel fixe et dont les sources et les drains sont connectés
en commun et aux sources desdits quatrième et cinquième transistors MOS.
12. Appareil de régulation de caractéristique de filtrage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième capacités (110, 111) dudit circuit d'amplification à semiconducteur dudit dispositif de filtrage comprennent une unique capacité (CM) connectée entre les sources desdits
quatrième et cinquième transistors MOS.
13. Circuit d'amplification à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend: deux bornes d'entrée différentielles (In+, In-) un premier transistor MOS (101) dont la grille est connectée à une borne de commande de transconductance (Gm); des deuxième et troisième transistors MOS (102, 103) dont les grilles sont connectées auxdites bornes d'entrée différentielles et dont les sources sont connectées à la source ou au drain dudit premier transistor MOS; des quatrième et cinquième transistors MOS (104, 105) dont les grilles sont connectées à une borne d'entrée de signal de polarisation constant et dont les sources sont connectées aux drains desdits deuxième et troisième transistors MOS, respectivement; des première et deuxième sources de courant (106, 107) connectées respectivement à la source et au drain dudit premier transistor MOS; des troisième et quatrième sources de courant (108, 109) respectivement connectées aux drains desdits quatrième et cinquième transistors MOS; deux bornes de sortie différentielles (Out+, Out-) s'interposant entre les drains desdits quatrième et cinquième transistors MOS et lesdites troisième et quatrième sources de courant; et des première et deuxième capacités (110, 111) ayant une de leurs extrémités respectivement connectée aux sources desdits quatrième et cinquième
transistors MOS et leur autre extrémité connectée à un potentiel fixe.
14. Circuit d'amplification à semiconducteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les valeurs desdites première et deuxième capacités (110, 111) sont sélectionnées de façon que le point zéro des effets parasites produit par la capacité parasite (Cc) résultant desdits premier, deuxième et troisième transistors MOS peut être compensé par le pôle des effets parasites produit par la capacité totale (CM) formée de la capacité parasite (CM) résultant desdits quatrième et cinquième transistors MOS et desdites première et deuxième capacités (110, 111), dans la caractéristique gain-phase d'un intégrateur constitué par connexion d'une capacité de charge (CL) auxdites bornes de sortie
différentielles (Out+, Out-).
15. Circuit d'amplification à semiconducteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième capacités (110, 111) comprennent des sixième et septième transistors MOS (112, 113) dont les grilles sont connectées à un potentiel fixe et les sources et les drains sont connectées en
commun ainsi qu'aux sources desdits quatrième et cinquième transistors MOS.
16. Circuit d'amplification à semiconducteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième capacités (110, 111) comprennent une unique capacité (CM) connectée entre les sources desdites
quatrième et cinquième transistors MOS.
17. Intégrateur comprenant un circuit d'amplification à semi-
conducteur (OTA) et une capacité de charge (CL) connecté à des bornes de sortie différentielles (Out+, Out-) dudit circuit d'amplification à semiconducteur, ledit circuit d'amplification à semiconducteur étant caractérisé en ce qu'il comprend: deux bornes d'entrée différentielles (In+, In-); un premier transistor MOS (101) dont la grille est connectée à une borne de commande de transconductance (Gm); des deuxième et troisième transistors MOS (102, 103) dont les grilles sont connectées auxdites bornes d'entrée différentielles et dont les sources sont connectées à la source ou au drain dudit premier transistor MOS; des quatrième et cinquième transistors MOS (104, 105) dont les grilles sont connectées à une borne d'entrée de signal de polarisation constant et dont les sources sont connectées aux drains desdits deuxième et troisième transistors MOS, respectivement; des première et deuxième sources de courant (106, 107) respectivement connectées à la source et au drain dudit premier transistor MOS; des troisième et quatrième sources de courant (108, 109) respectivement connectées aux drains desdits quatrième et cinquième transistors MOS; deux bornes de sortie différentielles (Out+, Out-) respectivement disposées entre les drains desdits quatrième et cinquième transistors MOS et lesdites troisième et quatrième sources de courant; et des première et deuxième capacités (110, 111) ayant une de leurs extrémités connectée aux sources desdits quatrième et cinquième transistors MOS
et leur autre extrémité connectée à un potentiel fixe.
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