FR2833430A1 - Amplificateur differentiel a faible niveau de bruit - Google Patents
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Abstract
Une structure d'amplificateur différentiel à faible bruit comportant un premier amplificateur doté d'un étage de sortie avec un condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode respectivement connectées à l'entrée et à la sortie de l'étage de sortie. Un second amplificateur est doté d'un étage de sortie avec un condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode respectivement connectées à l'entrée et à la sortie de l'étage de sortie. La structure est caractérisé en ce qu'elle comporte : au moins un premier condensateur de compensation présentant une première électrode connectée à première électrode du premier condensateur de Miller; au moins un second condensateur de compensation présentant une première électrode connectée à la première électrode du second condensateur de Miller; un étage suiveur présentant une entrée recevant le potentiel de mode commun des sorties et une sortie connectée à la seconde électrodes des premiers et seconds condensateurs de compensation.
Description
6 à 11.
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Amplificateur différentiel à faible niveau de bruit Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des circuits amplificateurs et
notamment un circuit amplificateur à faible niveau de bruit.
o Etat de la technique Les circuits amplificateurs faibles bruits sont fréquemment utilisés dans le domaine des télécommunications et notamment dans la conception de circuits
d' i nterface télép h on iq ue.
Il arrive que pour certaines applications on soit contraint de prévoir une impédance d'entrée relativement importante, de l'ordre de plusieurs kilo-ohms. Une o telle valeur d'impédance est susceptible de générer un bruit non négligeable à l'entrée de l'amplificateur puisque l'on sait que le bruit varie en raison croissante avec la racine carrée de l'impédance d'entrée. Pour minimiser les effets du bruit on emploie alors une structure d'amplificateur à faible bruit (Low Noise Amplifier en littérature anglo-saxonne) qui est basée sur des amplificateurs montés en suiveurs, comme cela est illustré dans la figure 1. Un premier et un second amplificateur différentiel 110 et 120, reçoivent un signal, respectivement INP et INN, sur leur
entrée positive via un condensateur C de découplage, respectivement 114 et 124.
Le gain en mode différentiel est fixé par un pont diviseur de tension R1R2, respectivement 130-140 pour l'amplificateur OA1 et 150-160 pour l'amplificateur o OA2 - lequel permet de réinjecter une partie de la tension de sortie (resp. OUTP et
OUTN) sur l'entrée inverseuse des amplificateurs.
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Une résistance 100 de valeur R est branchée entre l'entrée positive de OA1
et l'entrée positive de OA2 et permet de fixer l'impédance d'entrée du circuit.
Le bruit qui est généré par la résistance 100 est filtré par le réseau RC résultant de la présence du condensateur de découplage C (respectivement 114 et 124) avant d'arriver dans les entrées des amplificateurs. Pour cette raison cette structure d'amplificateur, basée sur des étages montés en suiveur, s'avère particulièrement adaptée à la conception d'amplificateurs présentant une
impédance d'entrée importante.
Le circuit connu de la figure 1 présente néanmoins un problème de stabilisation pour les deux amplificateurs 110 et 120. En effet, pour éviter leur mise en oscillation à des fréquences élévées, on fait chuter le gain de l'amplificateur lorsque l'on s'approche d'un déphasage critique de 180 degrés. Cette chute de gain est classiquement opérée au moyen d'un condensateur Cm dit de Miller, respectivement 111 et 121 sur la figure 1, et que l'on montre plus en détail sur la figure 2. Sur la figure 2, on a représenté une structure classique d'un amplificateur différentiel comportant un premier étage formé d'une paire différentielle 112-113, d'une source de courant 114 et d'un circuit miroir de courant 115-116. Un second o étage comporte un transistor 117, par exemple un transistor MOS, et une source de courant 118. D'une manière générale, le condensateur de Miller est branché entre l'entrée et la sortie du dernier étage, c'est à dire, dans le circuit de la figure 2, entre la grille et le drain du transistor 117. Ainsi on peut faire chuter efficacement le gain lorsque l'on s'approche de la zone critique dans laquelle les signaux d'entrce et de sortie sont déphasés de 180 degrés. On observe qu'un condensateur Cmc 119 branché entre la grille et le potentiel Vdd permet également d'obtenir une chute de
gain, mais avec une efficacité bien moindre que celle d'un condensateur de Miller.
Du fait de la présence du gain k du dernier étage, il faudrait un condensateur Cmc égal à CmxK pour obtenir deux effets équivalents et, pour cette raison, on o s'accommode plutôt d'un condensateur de Miller pour obtenir la stabilisation d'un amplificateur. D'une manière générale, ce condensateur Cm est dimensionné en fonction du gain de l'étage à stabiliser. Ce condensateur doit présenter une valeur d'autant
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plus importante que le gain est faible. Or le circuit de la figure 1 présente un gain qui est différent selon que l'on se place dans un mode diflérentiel ou dans un mode commun. En effet, en mode différentiel le gain est fixé par le rapport des
résistances, tandis qu'en mode commun, on trouve un gain égal à 1.
s Stabiliser le circuit pour le mode commun revient donc à choisir un condensateur Cm de valeur importante, alors qu'on pourrait opter pour une valeur
bien inférieure en mode différentiel, notamment afin de préserver le produit gain-
bande de l'amplificateur. On est donc confronté à un dilemme. Soit on accepte de o stabiliser le circuit de la figure 1 pour les deux modes commun et différentiel, et dans ce cas on optera pour la valeur de condensateur la plus grande au prix d'une dégradation des performances en mode différentiel, soit on ne stabilise que le seul mode différentiel afin de maintenir les performances dans ce mode, et on s'expose
alors à des problèmes de stabilité pour le mode commun.
La figure 3 montre une manière connue de remédier à ce problème. On retrouve un circuit amplificateur basé sur deux amplificateurs 310 (OA1) et 320 (OA2), qui sont montés en amplificateurs suiveurs au moyen d'un réseau R1-R2 composé respectivement des résistances 330-340 et 350-360. Deux entrées, o respectivement INP et INN, sont connectées à 1' entrée positive de OA1 via un
condensateur 314 et à l'entrée positive de OA2 via un condensateur 315.
L'impédance d'entrée du circuit est fixée par une résistance 300. Contrairement au circuit de la figure 1, on vient à présent fixer le potentiel VCM du point milieu du pont diviseur, à la jonction entre les résistances 340 et 350, au moyen d'un amplificateur s 370 (OA3) qui est monté en suiveur. Ce dernier présente une entrée positive qui est con nectée au point milieu d' un pont de résistances Rs 39 1 et 392, dont le potentiel est stabilisé en basse fréquence par un condensateur 493. Si l'on choisit une valeur C du condensateur 393 suffisamment importante, on arrive à stabiliser plus ou moins la sortie de l'amplificateur 370 et ainsi à fixer le potentiel VCM à une masse
virtuelle.
On arrive ainsi à obtenir pour les deux étages 310 et 320 un gain en mode commun qui est le même que le gain en mode différentiel, ce qui permet de réaliser la stabilisation des amplificateurs OA1 et OA2 dans les deux modes et ce pour une
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valeur optimale au regard du produit-gain bande. En effet une méme valeur Cm, judicieusement choisie, permet d'obtenir la stabilisation en mode différentiel et en
mode commun et ce sans perte de performances.
Telle est la manière classique de stabiliser les deux amplificateurs OA1 et OA2. On observe cependant que l'on a déporté le problème de la stabilisation sur le troisième amplificateur OA3, lequel doit être associé également à un condensateur de Miller 380 qui devra se révéler particulièrement efficace, et ce notamment lorsque l'on s'approchera de la zone de fonctionnement critique pour les étages 310 et 320. Ce sera en effet dans cette zone que l'amplificateur OA3 sera particulièrement sollicité et donc susceptible de débiter un courant important pour maintenir le potentiel VCM à une masse virtuelle. L'existence d'une tension de décalage ou offset augmentera d'ailleurs le courant et ce d'autant plus que la résistance R1 présentera une faible valeur. L'amplificateur OA3 est donc
particulièrement délicat à concevoir.
Il convient par conséquent de concevoir une nouvelle structure d'amplificateur à faible bruit qui permette une stabilisation plus aisée à obtenir, tant
pour le mode commun que pour le mode différentiel.
Exposé de l' invention La présente invention a pour but de proposer une structure de d'amplificateurs à faible bruit aisé à stabiliser tant pour le mode commun que pour le
mode différentiel, et ce sans perte de performance.
Un autre but de la présente invention consiste à proposer un circuit so amplificateur à faible bruit, qui consomme moins de courant et occupe moins de surface. L'invention réalise ces buts au moyen d'une structure d'amplificateur comportant:
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s - 2833430 un premier amplificateur comportant au moins un étage d'entrée et un étage de sortie; un premier condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du premier amplificateur; un second amplificateur comportant au moins un étage d'entrée et un étage o de sortie; un second condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode du second condensateur de Miller étant connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du second s amplificateur; caractérisé en ce qu'il comporte: au moins un premier condensateur de compensation présentant une o première et une seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite première électrode dudit premier condensateur de Miller; au moins un second condensateur de compensation présentant une première et une seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite s première électrode dudit second condensateur de Milier; un étage suiveur présentant une entrée et une sortie, ladite entrée de l'étage suiveur étant connecté au point milieu d'un pont résistif connectée entre la sortie dudit premier amplificateur et la sortie dudit second amplificateur; ladite sortie de I'étage suiveur étant connocté à la seconde électrode desdits condensateurs de compensation. On réalise ainsi une compensation efficace de chacun des amplificateurs au moyen de la combinaison des condensateurs de Miller et des condensateurs de
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compensation permettant d'obtenir un effet discriminé en mode commun et en mode différentiel. On arrive ainsi à stabiliser les boucles des amplificateurs pour les deux modes, tout en préservant un produit gainbande élevé pour le mode différentiel. En effet, dans le mode commun, la sortie de l'étage suiveur suit les sorties OUTP et OUTN, ce qui revient à brancher les condensateurs de compensation en parallèle avec les condensateurs de Miller qui leur sont associés. On obtient ainsi une stabilisation plus efficace, équivalente à un unique condensateur de Miller de o valeur Cm + Cmc Au contraire, dans le mode différentiel, la sortie du suiveur reste virtuellement à la masse, ce qui annihile l'effet de Miller pour les deux condensateurs de compensation. Ainsi cela revient à avoir un condensateur de Miller présentant une valeur Cm + CmJk, O k est le gain du dernier étage. Ainsi on arrive à obtenir une compensation des deux amplificateurs qui est différente selon que l'on est en mode commun ou en mode différentiel. En mode commun on peut stabiliser les deux amplificateurs au moyen d'un choix judicieux de o valeurs Cm + Cmc tandis que l'on s'accommodera parfaitement des effets d'un condensateur équivalent Cm + CmJk pour le mode différentiel o il importe de
conserver des performances dans toute la bande de signal souhaitée.
En outre, on observe que l'étage suiveur n'est pas appelé à débiter un quelconque courant continu, ce qui facilite d'autant plus sa conception. On évite ainsi les inconvénients du circuit connu particulièrement délicat à concevoir. Dans un mode de réalisation particulier, le circuit de compensation peut être réalisé très simplement au moyen d'un transistor MOS en série avec une source de courant de manière à constituer un étage suiveur dont la sortie est connectée à la seconde
so électrode desdits premiers et second condensateurs de compensation.
De préférence, on branche en série une première, une seconde, une troisième et une quatrième résistances entre les sorties (OUTP) et (OUTN) desdits premier et second amplificateurs. Le premier amplificateur présente une entrée
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positive recevant le signal d'entrée INP et une entrée négative qui est branchée au point milieu entre la première et la seconde résistance. Le second amplificateur présente une entrée positive recevant le signal d'entrée INN et présente une entrée négative qui est branchée au point milieu entre la troisième et la quatrième résistance. Dans un autre mode de réalisation, on branche en série entre la sortie du premier et second amplificateur un ensemble de deux potentiomètres variables de
manière à obtenir un circuit amplificateur à gain variable.
Dans un mode de réalisation, chacun des amplificateurs est associés par un circuit de compensation comportant un condensateur de Miller associé à un unique
condensateur de compensation.
Alternativement, on peut prévoir un ensemble de condensateurs de compensation associés à des commutateurs de manière à permettre une
compensation parfaite en fonction du gain de l'amplificateurs.
Ainsi on réalise en toute circonstance la stabilité des amplificateurs quels que o soient le gain de ces derniers, et l'on peut réduire la place occupée par les
condensateurs de compensation.
Alternativement, on arrive à réduire la consommation de courant en substituant au troisième amplificateur deux circuits de compensations comprenant
chacun un pont de condensateurs.
Plus spécialement, I'invention permet également de réaliser un circuit amplificateur à faible bruit comportant: o - un premier amplificateur comportant un étage de sortie; - un premier condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit premier condensateur de
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Miller étant connectée à l'entrce et à la sortie dudit étage de sortie du premier amplificateur; - un second amplificateur comportant un étage de sortie; s - un second condensateur de Miller présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit second condensateur de Miller étant connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du second amplificateur; caractérisé en ce qu'il comporte: - un premier circuit de compensation comportant: - un premier condensateur comportant une première et une seconde électrode, la première électrode étant connectée à la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur; - un second condensateur comportant une première et une seconde électrode, ladite première électrode dudit second condensateur étant o connectée à ladite seconde électrode dudit premier condensateur ainsi qu'à ladite première électrode dudit second condensateur de Miller; ladite seconde électrode d ud it second condensateur étant con noctée à la sortie (OUTN) dudit second amplificateur; s - un second circuit de compensation comportant: - un troisième condensateur comportant une première et une seconde électrode, la première électrode étant connectée à la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur; - un quatrième condensateur comportant une première et une seconde électrode, ladite première électrode dudit quatrième condensateur étant connectée à ladite seconde électrode dudit troisième condensateur ainsi qu'à ladite première électrode dudit premier condensateur de Miller; ladite
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seconde électrode dudit quatrième condensateur étant connectée à la sortie
(OUTN) dudit second amplificateur.
Description des dessins
s D'autres caractéristiques, but et avantages de l'invention appara'^tront à la
lecture de la description et des dessins ci-après, donnés uniquement à titre
d'exemples non limitatifs. Sur les dessins annexés: La figure 1 illustre une architecture connue de circuit amplificateur à faible bruit. La figure 2 est une vue présentant l'utilisateur d'un condensateur de Miller ou
de compensation dans un étage d'amplificateur connu.
La figure 3 montre un circuit connu de stabilisation du mode commun et
différentiel d'un amplificateur à faible bruit.
La figure 4 présente un circuit de stabilisation selon l'invention d'une structure
o d 'am pl ificateu r à faib le b ru it.
La figure 5 présente le circuit de stabilisation pour une structure
d'amplificateur à gain variable.
s La figure 6 représente un autre mode de réalisation permettant une réduction
significative du courant d'alimentation.
Description d'un mode de réalisation préféré
o La fig ure 4 illustre un circuit de stabilisation selon l' invention d' un circuit amplificateur à faible bruit comportant un premier amplificateur OA1 410 et un second amplificateur OA2 420. Les amplificateurs 410 et 420 constituent tout circuit d'amplification à structure différentielle, spécialement à faible bruit, qui comportent
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un nombre quelconque d'étages et qui sont réalisés à partir d'éléments semi-
conducteurs réalisés à partir de transistors MOS ou bipolaires.
L'amplificateur OA1 410 présente une électrode de sortie OUTP qui est connectée à une première électrode d'une première résistance 430 dont une seconde électrode est connectée à une première électrode d'une seconde résistance 440 ayant elle-même une seconde électrode connectée à une première électrode d'une troisième résistance 450. La troisième résistance 450 présente une seconde électrode qui est connectée à une première électrode d'une résistance 460 I0 présentant une seconde électrode connectée à une sortie OUTN du second
amplificateur OA2.
L'amplificateur OA1 présente une entrée positive qui est connectée à une première électrode d'un premier condensateur C de découplage 414 dont la seconde électrode reçoit un signal d'entrée INP. L'amplificateur OA1 présente une entrée négative qui est connectée au point de jonction de la première et seconde résistance 430 et 440, en sorte que l'on constitue ainsi un étage amplificateur
suiveur présentant un gain fixé par les valeurs R1 et R2 des résistances 430 et 440.
o De la méme ma n ière, l' am plificateu r OA2 p résente u ne entrée positive q u i est connectée à la première électrode d'un second condensateur C de découplage 424 dont la seconde électrode reçoit un signal d'entrée INN. L'amplificateur OA2 présente en outre une entrée négative qui est connectée au point de jonction de la troisième et quatrième résistances 450 et 460 de manière à constituer, comme
précédemment, un second étage amplificateur suiveur.
Les entrées positives de OA1 et OA2 reçoivent un signal différentiel et une résistance 400 connectée entre ces deux entrées positives permet de fixer i'impédance d'entrée du circuit amplificateur à une valeur souhaitée. On notera que o si l'on choisit une valeur importante, le bruit généré par cette résistance 400 se trouve atténué du fait de l'existence des condensateurs de découplage 414 et 424
formant avec cette dernière un filtre passe bas venant atténuer le bruit.
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Chacun des deux amplificateurs OA1 410 et OA2 420 se trouve stabilisé par un circuit de stabilisation comprenant deux condensateurs de stabilisation montés
en série.
s Plus spécialement l'amplificateur OA1 410 est stabilisé par un premier circult de stabilisation comportant, en série, un premier condensateur de Miller 411, de valeur de capacité Cm, présentant une première électrode connectée à la sortie OUTP et une seconde électrode connectée à une première électrode d'un premier
condensateur de compensation 412, présentant une valeur de capacité Cmc.
l0 L'électrode commune des deux condensateurs 411 et 412 est connectée à l'entrée du dernier étage de l'amplificateur OA1. Comme on le verra, le condensateur de compensation 412 vient compléter l'effet du condensateur de Miller d'une manière différente selon que l'on se place dans un mode commun ou dans un mode différentiel. De la même manière, I'amplificateur OA2 420 est stabilisé par un second circuit de stabilisation comportant, en série, un second condensateur de Miller 421, également de capacité Cm, présentant une première électrode connectée à la sortie OUTN et une seconde électrode connectée à une première électrode d'un o second condensateur de compensation 422 de capacité Cmc. Comme auparavant, I'électrode commune des condensateurs 421 et 422 est connectée à l'entrée du dernier étage de l'amplificateur OA2 420 de manière à bénéficier de l'effet de chute
du gain vers les hautes fréquences.
s Les premier et second condensateurs de compensation 412 et 422 présentent une seconde électrode qui est connoctée à la sortie d'un étage suiveur 470 présentant une entrée recevant le potentiel du point milieu d'un pont résistif Rs
réalisé au moyen de deux résistances 491 et 492.
o Comme on va le montrer à présent, la présence de l'étage suiveur, qui pourra être réalisé très simplement au moyen d'un transistor MOS en série avec une source de courant (non représentée sur la figure), permet de modifier l'effet des condensateurs 412 et 422 selon que l'on se place dans un mode différentiel ou
dans un mode commun.
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Dans un mode différentiel, on observe que le point milieu des deux résistances 491 et 492 reste fixe, en sorte que la sortie de l'étage suiveur constitue une masse virtuelle. Il en résultent que les condensateurs 412 et 422 présentent un effet identique au condensateur 119 de la figure 2, c'est-à-dire peu significatif par rapport à l'effet de Miller. Plus précisément, si k est le gain du dernier étage de l'amplificateur OA1 ou OA2 qui est stabilisé, on observe que, en mode différentiel, le condensateur de Miller équivalent à l'ensemble des condensateurs 411-412 (resp. 421-422) est donné au moyen de la formule: Cequivalent = Cm + Cmc/k Ainsi, si la valeur du gain k est importante, alors le condensateur de Miller
équivalent à la structure de la figure 4 sera proche de Cm.
Dans un mode commun on observe au contraire que le point milieu du pont résistif 491-492 tend à suivre les variations communes des deux sorties OUTP et OUTN. Cela revient ainsi à brancher la seconde électrode des condensateurs 412 et 422 sur les sorties OUTP et OUTN respectivement, c'est à dire, finalement, à les
mettre en parallèle avec les condensateur de Miller 411 et 421.
Il en résulte que, en mode commun, le condensateur de Miller équivalent à la structure de la figure 4 est donné par la formule: Cequivaient = Cm + Cmc Ainsi, par le jeu du suiveur 470 - qui est facile à implémenter comme on l'a
vu - on arrive à discriminer l'effet du condensateur 412 - respectivement 422 -
selon que l'on se trouve dans un mode commun ou au contraire dans un mode différentiel. ll devient ainsi très facile de réaliser, au moyen d'un choix judicieux des so d eux condensate u rs Cm et Cmc, u ne stab il isatio n efficace des amplificateu rs, tant en mode commun qu'en mode différentiel et ce, sans préjudice des performances en
mode différentiel.
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La figure 5 montre comment on peut adapter le circuit de la figure 4 pour réaliser un circuit amplificateur à gain variable. Les éléments 500, 510, 514, 520, 524, 570,591 et 592 sont respectivement identiques aux éléments 400,410,414,
420,424,470,491 et 492 de la figure 4.
Plus précisément, le circuit comporte un premier amplificateur 510 et un
second amplificateur 520 qui présentent chacun une électrode de sortie -
respectivement OUTP et OUTN - auxquelles se trouvent branchées deux
potentiomètres 530 et 560 montés en série.
L'amplificateur 510 (resp. 520) comporte, comme précédemment, une entrée positive qui reçoit le signal INP (resp. INN) via un condensateur de découplage 514 (resp. 524). L'entrée inverseuse de l'amplificateur 510 (resp. 520) est connectée à l'électrode mobile du potentiomètre 530 (resp. 560) de manière à faire varier le gain de 1'amplificateur. L'amplificateur 510 est stabilisé par un premier circuit de stabilisation qui comporte un premier condensateur de Miller 511, de valeur Cm, associé à un ensemble de condensateurs de compensation de valeur Cmc. La figure 5 montre un o ensemble de deux condensateurs de compensation 512 et 513 respectivement. Le condensateur 511 et chacun des condensateurs de compensation présentent une électrode commune qui est connectée à l'entrée du dernier étage de l'amplificateur considéré. Le condensateur 511 présente une seconde électrode qui est connectée sur la sortie OUTP tandis que le condensateur 512 présente une seconde électrode s qui est connectée à la sortie d'un étage suiveur 570 dont 1'entrée est connectée au point milieu d'un pont résistif composé des résistances 591 et 592. Le condensateur 513 présente une seconde électrode qui est connectée à une première électrode d'un premier commutateur 515 et à une première électrode d'un second commutateur 516. ie premier commutateur 515 présente une seconde électrode connectée à la sortie de 1'étage suiveur 570 tandis que le second
commutateur 516 présente une seconde électrode connectée à la sortie OUTP.
Ainsi les deux commutateurs 515 et 516 permettent de connocter le condensateur 513 soit en parallèle avec le condensateur de Miller 511, soit en parallèle avec le
condensateur de compensation 512.
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De la même manière, l'amplificateur 520 est stabilisé par un second circuit de stabilisation qui comporte un second condensateur de Miller 521, de valeur Cm, associé à un ensemble de condensateurs de compensation, de valeur Cmc, par exemple 522 et 523 qui sont représentés sur la figure 5.. Le condensateur 521 présente une seconde électrode qui est connectée sur la sortie OUTP tandis que le condensateur 522 présente une seconde électrode qui est connectée à la sortie de l'étage suiveur 570. Le condensateur 523 présente une seconde électrode qui est connectée à une première électrode d'un premier commutateur 525 et à une première électrode d'un second commutateur 526. Ie premier commutateur 525 présente une seconde électrode connectée à la sortie de l'étage suiveur 570 tandis que le second commutateur 526 présente une seconde électrode connectée à la
sortie OUTN.
Ainsi, grâce aux commutateurs 515, 516, 525 et 526, on peut connecter les condensateurs 513 et 523 soit en parallèle avec les condensateurs de Miller, respectivement 511 et 521, soit en parallèle avec les condensateurs de
compensation 512 et 522.
On peut ainsi, au moyen de ce circuit faire varier le gain facilement, et obtenir o une compensation optimale des boucles, tant en mode différentiel qu'en mode commun, en commutant un nombre suffisant de condensateurs de compensation
pour les maintenir dans la boucle de compensation.
La figure 6 montre un autre mode de réalisation permettant d'obtenir un effet s de différentiation des condensateurs selon que l'on se place en mode commun ou en mode différentiel tout en réduisant la consommation de courant grâce à la
suppression de l'amplificateur AO3.
Les éléments 600, 610, 614, 620, 624, 630, 640, 650 et 660 sont so respectivement identiques aux éléments 400, 410, 414, 420, 424, 430, 440, 450 et
460 de la figure 4.
Plus précisément, le circuit comporte un premier amplificateur 610 et un second amplificateur 620 qui présentent chacun une électrode de sortie
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- 15- 2833430 respectivement OUTP et OUTN. L'électrode de sortie OUTP est connectée à
une première électrode d'une première résistance 630 dont une seconde électrode est connectée à une première électrode d'une seconde résistance 640 ayant elle-même une seconde électrode connectée à une première électrode d'une troisième s résistance 650. La troisième résistance 650 présente une seconde électrode qui est connectée à une première électrode d'une résistance 660 présentant une seconde
électrode connectée à une sortie OUTN du second amplificateur OA2.
L'amplificateur 610 (resp. 620) comporte, comme précédemment, une entrée o positive qui reçoit le signal INP (resp. INN) via un condensateur de découplage 614 (resp. 624). L'entrée inverseuse de l'amplificateur 610 (resp. 620) est connectée au point milieu des résistances 630 et 640 (resp. point milieu des résistances 650 et 660) L'amplificateur 610 est stabilisé par un premier circuit de stabilisation qui comporte un premier condensateur de Miller 611, de valeur Cm, associé à un ensemble de deux condensateurs de compensation 693 et 694, respectivement de valeurs C3 et C4, qui sont connectés en série entre les électrode OUTP et OUTN, et dont le point milieu est connecté à l'entrée du dernier étage de l'amplificateur o 610. Plus précisément, le condensateur 693 présente une première électrode connectée à la sortie OUTP et une seconde électrode connectée à une première électrode du condensateur 694 dont une seconde électrode est connectée à l'électrode de sortie OUTN. Le point milieu des deux condensateurs est connecté à l'électrode du condensateur 611 qui est elle-même connectée à l'entrée du dernier
étage de l'amplificateur 610.
De la même manière, l'amplificateur 620 est stabilisé par un second circuit de stabilisation qui comporte un second condensateur de Miller, de valeur Cm, associé
à un ensemble de deux condensateurs de compensation 691 et 692.
so respectivement de valeurs C1 et C2, et qui sont connectés en série entre OUTP et OUTN. De la même manière que précédemment, le condensateur 691 présente une première électrode connectée à la sortie OUTP et une seconde électrode connectée à une première électrode du condensateur 692 dont une seconde électrode est connectée à l'électrode de sortie OUTN. Le point milieu des deux
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condensateurs est connectées à l'électrode du condensateur 621 qui est elle-même
connectée à l'entrée du dernier étage de l'amplificateur 620.
On observe que, en mode commun, les condensateurs 691 et 692 (resp. 693 et 694) sont vus en parallèle par rapport au condensateur 621 (resp. 611). Il en résulte que l'on obtient, pour les condensateurs 691 et 692, une capacité de Miller équivalente qui est égale à: Cequjvalent = Cm + Cl + C2 En revanche, en mode différentiel, les effets des condensateurs 691 et 692 (resp. 693 et 694) se " retranchent ", en sorte que l'on obtient une capacité de Miller équivalente qui est inférieure à celle obtenue en mode commun. Plus particulièrement, pour les condensateurs 691 et 692, la valeur de la capacité de Miller équivalente sera: Cequivalent = Cm + C2C1 Tandis que pour les condensateurs 693 et 694, la valeur de la capacité de o Miller équivalente sera: Cequivalent = Cm + C3-C4 En ajustant soigneusement les valeurs de capacités C1, C2, C3 et C4, notamment de telle sorte que l'on aura C2=C3 et C1=C4, on pourra fixer Cequivarent = Cm. On obtient ainsi, comme pour le circuit de la figure 4 mais avec une consommation de courant bien moindre, une stabilisation du mode commun tout en préservant les performances du circuit en mode différentiel, c'est-à-dire le maintien du produit gain-bande dans toute la gamme de fréquence. En outre on réduit
considérablement la surface occupée par les condensateur sur le semiconducteur.
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Claims (8)
- Revendicationss 1. Circuit amplificateur à faible bruit comportant: - un premier amplificateur (410) comportant un étage de sortie; o - un premier condensateur de Miller (411) présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit premier condensateur de Miller étant respectivement con nectées à l'entrée et à la sortie d ud it étage de sortie du premier amplificateur; s - un second amplificateur (420) comportant un étage de sortie; - un second condensateur de Miller (421) présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit second condensateur de Miller étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de o sortie du second amplificateur; caractérisé en ce qu'il comporte: - un premier condensateur de compensation (412) présentant une première et une s seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite première électrode dudit premier condensateur de Miller (411); - un second condensateur de compensation (422) présentant une première et une seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite première o électrode dudit second condensateur de Miller (421); - un étage suiveur (470) présentant une entrée et une sortie, ladite entrée de l'étage suiveur étant connecté au point milieu d'un pont résistif connectée entre la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur et la sortie (OUTN) dudit second amplificateur;ST - O I -GR2- 194ladite sortie de l'étage suiveur (470, 570) étant connecté à la seconde électrodedesdits premier et second condensateurs de compensation (412, 422).
- 2. Circuit amplificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une s première, une seconde, une troisième et une quatrième résistance (430, 440, 450, 460) entre les sorties (OUTP) et (OUTN) desdits premier et second amplificateurs, ledit premier amplificateur (410) présentant une entrée positive recevant le signal d'entrée INP et une entrée négative qui est branchée au point milieu entre la première et la seconde résistance (430, 440); ledit second amplificateur présentant une entrse positive recevant le signal d'entrée INN et une entrée négative branchéeau point milieu entre la troisième et la quatrième résistance (450, 460).
- 3. Circuit amplificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit étage suiveur est réalisé au moyen d'un transistor MOS en série avec une source de courant.
- 4. Circuit amplificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est à gain variable. o
- 5. Circuit amplificateur à faible bruit comportant: - un premier amplificateur (510) comportant au moins un étage d'entrée et un étage de sortie; s - un premier condensateur de Miller (511) présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit premier condensateur de Miller étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du premier amplificateur; so - un second amplificateur (520) comportant au moins un étage d'entrée et un étage de sortie; - un second condensateur de Miller (521) présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit second condensateur deST - 01-GR2-194- 19- 2833430Miller étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie de l'étage de sortie dudit second ampiificateur; caractérisé en ce qu'il comporte: s - un premier ensemble de condensateurs de compensation ( 512, 513) présentant chacun une première et une seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite première électrode dudit premier condensateur de Miller (511); o - un second ensemble de condensateurs de compensation (522, 523) présentant une première et une seconde électrode, ladite première électrode étant connectée à ladite première électrode dudit second condensateur de Miller (521); - un étage suiveur (570) présentant une entrée et une sortie, ladite entrée de l'étage s suiveur étant connecté au point milieu d'un pont résistif connectée entre la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur et la sortie (OUTN) dudit second amplificateur; ladite sortie de l'étage suiveur (470, 570) étant connectable à la seconde électrodede chacun desdits condensateurs de compensation.o
- 6. Circuit amplificateur selon la revendication 5 caractérisé en ce que certains desdits condensateurs de compensation desdits premier et second ensembles est associé à un commotateur permettant sa déconnexion de la boucle de compensation. s
- 7. Circuit amplificateur à faible bruit comportant: - un premier amplificateur (610) comportant un étage de sortie; - un premier condensateur de Miller (611) présentant une première et une seconde o électrode, lesdites première et seconde électrode dudit premier condensateur de Miller étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du premier amplificateur; - un second amplificateur (620) comportant un étage de sortie;ST - O I -GR2- 194- 20 - 2833430- un second condensateur de Miller (621) présentant une première et une seconde électrode, lesdites première et seconde électrode dudit second condensateur de Miller étant respectivement connectées à l'entrée et à la sortie dudit étage de sortie du second amplificateur; caractérisé en ce qu'il comporte: - un premier circuit de compensation comportant: - un premier condensateur (691) comportant une première et une seconde électrode, la première électrode étant connectée à la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur (610); - un second condensateur (692) comportant une première et une seconde électrode, ladite première électrode dudit second condensateur étant connectée à ladite seconde électrode dudit premier condensateur (691) ainsi qu'à ladite première électrode dudit second condensateur de Miller; ladite seconde électrode dudit second condensateur étant connectée à la sortie (OUTN) dudit second amplificateur; - un second circuit de compensation comportant: - un troisième condensateur (693) comportant une première et une seconde électrode, la première électrode étant connectée à la sortie (OUTP) dudit premier amplificateur (610); - un quatrième condensateur (694) comportant une première et une seconde électrode, ladite première électrode dudit quatrième condensateur étant connectée à ladite seconde électrode dudit troisième condensateur (693) ainsi qu'à ladite première électrode dud it premier condensateur de o Miller; ladite seconde électrode dudit quatrième condensateur étantconnectée à la sortie (OUTN) dudit second amplificateur.ST - 01-GR2-194
- 8. Circuit amplificateur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte une première, une seconde, une troisième et une quatrième résistance (630, 640, 650, 660) entre les sorties (OUTP) et (O UTN) desd its p rem ier et second am plificateu rs, ledit premier amplificateur (610) présentant une entrée positive recevant le signal s d'entrée INP et une entrée négative qui est branchée au point milieu entre la première et la seconde résistance (630, 640); ledit second amplificateur présentant une entrée positive recevant le signal d'entrée INN et une entrée négative branchéeau point milieu entre la troisième et la quatrième résistance (650, 660).ST - O I -GR2- 194
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