FR2864728A1 - Circuit electronique integre comportant un resonateur accordable - Google Patents

Abstract

Un circuit électronique intégré comportant au moins un premier et second composant résonateur variables (311, 321) qui sont réglables au moyen d'une grandeur électrique (Vtune) (303) et qui sont disposés sur un même substrat de silicium , et qui sont respectivement intégrés dans un circuit dit Maître (320) et dit Esclave (310).Chaque composant résonateur est associé à un premier élément compagnon de type inductif calé dans un voisinage des fréquences dites de résonance et d'antirésonance ; et à un second élément compagnon de type capacitif , l'un au moins des deux éléments étant réglable au moyen de ladite grandeur électrique (Vtune) .La commande des deux éléments compagnons pourra se faire soit au moyen d'une capacité réglable, de type varactor, soit au moyen d'une inductance, passive ou active, fixe ou variable.

Description

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Circuit électronique intégré comportant un résonateur accordable Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des circuits micro-électroniques 10 et plus spécialement un circuit électronique intégré comportant un résonateur accordable.

Etat de la technique Les résonateurs acoustiques sont des composants ayant fait l'objet de nombreuses études. D'une manière classique on distingue les résonateurs de type SAW (Surface Acoustic Resonator) et les résonateurs de type BAW (Bulk Acoustic Resonator). Dans les premiers, le résonateur acoustique est situé sur la surface d'un produit semiconducteur tandis que, dans les seconds, il est disposé à l'intérieur d'un volume délimité entre une électrode inférieure et une électrode supérieure en sorte que l'onde acoustique se développe dans ce même volume.

Les résonateurs acoustiques sont très utilisés en filtrage RF (Radio Frequency), et notamment en téléphonie mobile. Pour autant ils sont susceptibles de servir bien d'autres applications mais le principal obstacle à leur emploi réside dans la difficulté de les intégrer avec d'autres circuits électroniques dans un même produit semi-conducteur.

En effet, on constate de grandes dispersions dans les caractéristiques des composants qui sont issus des lignes de fabrication et ce même pour les résonateurs de type BAW qui sont ceux se prêtant le mieux à une disposition sur un ST03-GR2-513&515 substrat de silicium. Même si l'on se fixe un cahier des charges particulièrement ambitieux et forcément coûteux à mettre en oeuvre avec par exemple une tolérance de quelques pour cent sur les dimensions des éléments du résonateur on ne peut éliminer la dispersion sur les caractéristiques électriques du résonateur.

Classiquement on règle ce problème de dispersion en procédant à un tri sélectif des composants de manière à ne retenir que les produits issus des chaînes de fabrication qui sont conformes à un cahier des charges précis avec une marge de manoeuvre étroite.

Cette approche ne peut être envisagée lorsque l'on vise l'intégration d'un résonateur acoustique sur un substrat comportant d'autres circuits électroniques. En effet, dans ce cas, il ne saurait être question de mettre au rebus un grand nombre de produits fabriqués au seul motif qu'une partie de ce produit qui ne représente qu'une fraction de la valeur ajoutée totale de ce dernier ne présente pas les caractéristiques spécifiées dans le cahier des charges.

II y a ici un obstacle rédhibitoire à l'intégration directe de ces composants acoustiques dans un circuit intégré et susceptible de freiner l'usage généralisé de 20 ces résonateurs, pour les applications RF mais pas exclusivement.

Les documents suivants illustrent l'état de la technique connue: L'ouvrage de référence RF MEMS Circuit Desiqn for Wireless Communications , Hector J. De Los Santos, Artech House, ISBM 1-58033 329-9, 2002, p. 163 et s. comporte des informations générales sur les résonateurs acoustiques de type BAW. Cet ouvrage laisse sous silence le problème de l'intégration des résonateurs BAW dans un circuit intégré.

On a envisagé la question de l'intégration des résonateurs de type BAW dans un circuit intégré dans le document FBAR Filters at Ghz frequencies de C. VALE, J. ROSENBAUM, S. HORWITZ, S. FRISHNASVAMY et R. MOORE, in FORTY FOURTH ANNUAL SYMPOSIUM ON FREQUENCY CONTROL, IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOSIUM, 1990. On y décrit ST03-GR2- 513&515 2864728 -3 l'emploi, sur un même substrat de composants de type FBAR et ce en combinaison avec des éléments passifs afin de réaliser des circuits de filtrage. Ce document n'aborde pas le problème de l'intégration de ces composants dans un produit semi-conducteur et, en outre, ne décrit pas la manière d'accroître la précision du procédé de fabrication pour permettre leur intégration.

Le brevet US 5,446,306 intitulé Thin Film Voltage-tuned semiconductor bulk acoustic resonator (SBAR) " envisage le réglage d'un résonateur de type BAW au moyen d'une tension continue, mais ne décrit aucune manière concrète de procéder et laisse dans l'ombre la question de l'intégration de ces mêmes résonateurs.

Le brevet US 5,714,917 intitulé Device incorporatinq a tunable Thin Film Bulk Acoustic Resonator for performinq amplitude and phase modulation décrit un résonateur de type BAW que l'on rend ajustable afin de réaliser une modulation d'amplitude et de phase. Ce document ne décrit nullement la manière de régler les fréquences de ce résonateur ni de surcroît comment on peut envisager son intégration sur un circuit intégré tout en palliant aux limitations inhérentes au procédé de fabrication.

Le brevet US 2004/0033794 intitulé Resonator configuration , publié le 19 Février 2004 décrit un procédé permettant d'accorder un résonateur disposé sur un circuit intégré au moyen d'un second résonateur de référence placé, lui également, sur le même substrat. Le résonateur de référence est utilisé dans un circuit de type VCO (Voltage Control Oscillator) pour générer une fréquence d'oscillation locale.

Ce brevet laisse sous licence la manière concrète de procéder pour réaliser un accord précis et efficace du circuit utilisant le résonateur.

La demande de brevet français n 0315480 (référence demandeur 03-GR1- 267) déposée le 29 Décembre 2003 par la présente demanderesse, intitulée Résonateur acoustique intégrable et procédé d'intégration d'un tel résonateur et non publiée à la date de dépôt de la présente demande, décrit un nouveau composant acoustique facilement intégrable sur un substrat de silicium. Ce composant est basé sur l'emploi d'un résonateur acoustique de type BAW (Bulk Acoustic Wave) présentant deux fréquences de résonance et un fort coefficient de ST03-GR2-513&515 qualité. Ce résonateur est associé à deux éléments compagnons judicieusement choisis, à savoir un premier élément de type inductif, variable ou non, et un second élément de type capacitif qui est en général variable. L'élément inductif est calé sur un voisinage des dites premières et seconde fréquence de résonance. La variabilité des deux éléments compagnons inductifs et capacitifs permet de régler les caractéristiques de l'ensemble que constitue le résonateur acoustique associé à ses deux éléments compagnons, et notamment les fréquences de résonances, d'antirésonance et leurs facteurs de qualité respectifs.

II en résulte un nouveau composant résonateur réglable offrant un fort coefficient de qualité ainsi qu'une aptitude remarquable à l'intégration dans un produit semi-conducteur. On parvient de ce fait à pallier les insuffisances de précision de la ligne de fabrication et l'on peut envisager l'intégration de circuits particulièrement sophistiqués directement sur le substrat de silicium, et notamment un ensemble complet d'émission réception dans un unique produit semi-conducteur.

Il reste que ce nouveau composant, dont les applications se multiplieront et se diversifieront à l'avenir, doit être associé à une chaîne d'asservissement performante afin de tirer pleinement avantage des nouvelles possibilités offertes par lui. On observe en effet que si un composant discret ne varie que peu suivant la ligne de fabrication (grâce aux possibilitétde tri) ou suivant la température (il est localisé sur un circuit distinct), il en est tout autre lorsque celui-ci est disposé sur un substrat avec d'autres circuits électroniques et partagent avec eux les variations de température.

La chaîne d'asservissement du nouveau composant acoustique comportant le résonateur BAW devra non seulement compenser les insuffisances liées au procédé de fabrication du résonateur intégré, mais également la dépendance en température de ce dernier.

Tel est l'objet de la présente demande de brevet.

ST03-GR2-513&515 Exposé de l'invention La présente invention a pour but un circuit intégré doté d'un résonateur acoustique de type BAW offrant de grandes performances en matière de filtrage sélectif.

Un autre but de la présente invention consiste à proposer un circuit d'asservissement particulièrement adapté à un composant acoustique intégré dans un produit semi-conducteur, comportant un résonateur de type BAW associé à deux éléments compagnons, respectivement inductif et capacitif.

C'est un autre but de la présente invention que de permettre l'intégration 15 complète d'un circuit d'émission et de réception radio dans un même produit semi-conducteur.

L'invention a pour objet un circuit électronique comportant au moins un premier composant résonateur réglable au moyen d'une grandeur électrique (Vtune) ayant une fréquence de résonance et une fréquence d'antirésonance. Le premier composant résonateur variable est intégré dans un substrat de silicium et inséré dans un circuit électronique dit Esclave.

L'invention comporte en outre au moins un second composant résonateur 25 réglable disposé sur ledit substrat et étant ajustable via la même grandeur électrique (Vtune) et intégré dans une boucle d'asservissement dite Maître.

Suivant l'enseignement de la présente invention, les premiers et seconds éléments résonateurs sont associés à un premier élément compagnon de type inductif qui est calé dans un voisinage des fréquences dites de résonance et d'antirésonance. En outre, un second élément compagnon de type capacitif, généralement variable, permet de régler la grandeur électrique (Vtune) . ST03-GR2-513&515 On obtient ainsi très avantageusement le réglage du composant acoustique réglable qui se trouve dans le bloc Esclave. On peut dès lors venir compenser les insuffisances du procédé de fabrication afin d'intégrer un composant acoustique dont les caractéristiques sont précisément définies, ou même venir régler un composant acoustique qui pourra être utiliser pour de maintes applications, dont l'intégration sur silicium d'une fonction de filtrage réglable de grande performance.

Dans un mode de réalisation préféré, les composants résonateurs 10 comportent un élément compagnon capacitif qui est un varactor, lequel est commandé par la grandeur électrique de commande (Vtune).

Alternativement, les composants résonateurs comportent un élément compagnon inductif formé par le groupement d'un gyrateur et d'un élément 15 capacitif, réglable ou non.

De préférence, on réalise l'élément capacitif réglable le cas échéant au moyen d'un varactor.

Dans un autre mode de réalisation, le gyrateur est composé d'une paire d'amplificateurs de transconductance dont le point de polarisation est fixé par la grandeur électrique de commande. . De préférence, le circuit d'asservissement dit Maître comporte une boucle à 25 verrouillage de phase (PLL) . Alternativement ou cumulativement, le circuit d'asservissement dit Maître pourra comporter une boucle à verrouillage d'amplitude (ALL).

Dans un autre mode de réalisation, on insère une boucle d'asservissement destinée à fixer la valeur du coefficient de qualité du résonateur acoustique.

ST03-GR2-513 &515 L'invention est particulièrement adaptée à la réalisation de filtre linéaires réglables susceptibles d'être intégrés dans un circuit intégré, et notamment utilisable en téléphonie mobile.

Description des dessins

D'autres caractéristiques, but et avantages de l'invention apparaîtront à la 10 lecture de la description et des dessins ci-après, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Sur les dessins annexés: La figure la illustre une courbe d'impédance typique d'un résonateur acoustique de type BAW.

Les figures 1 b et 1c rappellent le schéma électrique équivalent du résonateur acoustique de type BAW, respectivement suivant la représentation série et parallèle.

Les figures 2A et 2B illustrent deux modes de réalisation d'un composant résonateur réglable qui est commandé par un signal électrique.

La figure 3 illustre l'intégration d'un composant résonateur réglable dans une architecture Maître-Esclave conforme à la présente invention.

La figure 4a illustre le réglage dudit composant acoustique au moyen d'un varactor.

La figure 4b illustre le réglage dudit composant acoustique réglable au moyen 30 d'une inductance active.

La figure 4c illustre le réglage dudit composant acoustique réglable au moyen d'une inductance active flottante.

ST03-GR2-513&515 La figure 5 illustre une première chaîne d'asservissement de type PLL - d'un circuit comportant un composant acoustique réglable.

La figure 6 illustre une seconde chaîne d'asservissement de type ALL - 5 d'un circuit comportant un composant acoustique réglable.

La figure 7 illustre un troisième exemple de chaîne d'asservissement d'un circuit comportant un composant acoustique réglable, basée systématiquement sur une boucle de type PLL et une boucle de type ALL.

Les figures 8A et 8B décrivent respectivement deux modes de réalisation des composants compagnons associés au composant résonateur réglable.

Description des modes de réalisation préféré.

On décrira à présent plus particulièrement un mode de réalisation d'un circuit comportant un résonateur intégré conforme à la présente invention, et adapté à la réalisation d'un circuit de réception d'un signal RF utilisable notamment en téléphonie mobile.

En téléphonie mobile, et notamment dans les applications les plus récentes telles que le Wide Code Division Multiplexing Access (WCDMA), on rencontre la nécessité d'opérer un filtrage particulièrement performant afin de pouvoir séparer des canaux particulièrement proches. II est à noter qu'il ne s'agit là que d'un exemple non limitatif d'utilisation du nouveau composant acoustique intégrable dont on va à présent exposer les caractéristiques.

L'invention permet de réaliser ce filtrage d'une manière particulièrement efficace et complètement intégrée au moyen d'un nouveau Composant Résonateur Réglable (CRR) (I) que l'on intègre dans une architecture Maître/Esclave particulièrement performante (Il).

ST03-GR2-513&515 On décrit ci-après plusieurs exemples de réalisation. I. Composant Résonateur Réglable (CRR) intégrable L'invention est basée sur l'emploi d'un nouveau composant acoustique, ci-après désigné par l'expression Composant Résonateur Réglable (CRR) - tel que décrit dans la demande de brevet français n 0315480 (ref 03-GR1-267) déposée le 29 Décembre 2003, et dont on reprendra ci-après à des fins de clarté les caractéristiques principales.

A cet effet, on utilise un résonateur acoustique basé sur un milieu diélectrique disposé sur un élément réfléchissant tel un récepteur ou miroir de Bragg par exemple. On réalise un empilement de couches sur un substrat en silicium qui présente des propriétés acoustiques et des constantes diélectriques différentes. Un tel élément acoustique est connu dans la littérature anglo-saxonne sous l'appellation Surface Mounted Resonator (SMR).

Alternativement, le résonateur pourra être de type Film Bulk Acoustic 20 Resonator (FBAR), à savoir disposé au dessus d'une cavité pour permettre la réflexion des ondes acoustiques et éviter leur amortissement.

Le résonateur BAW présente deux fréquences de résonance très proches, respectivement fs (série) et fp (parallèle), comme cela est illustré dans la figure la.

Si l'on se ramène à un schéma électrique équivalent qui est représenté dans la figure lb, cela revient à considérer deux circuits résonants de type LC, respectivement série et parallèle, composés des éléments Lm, Cm et CO.

Dans l'approche connue, les deux circuits résonants sont employés simultanément à des fins de filtrage comme c'est le cas par exemple dans le document RF MEMS Circuit Design for Wireless Communications , Hector J; De Los Santos, Artech House, ISBM 1-58033 329-9, 2002, p. 163 et s.

ST03-GR2-513 &515 Au contraire, dans la nouvelle approche qui est proposée, le CRR comporte un résonateur de type BAW qui est associé à au moins deux éléments compagnons et, de préférence, à un premier élément compagnon de type inductif, variable ou non, actif ou passif, et à un second élément compagnon de type capacitif, en général variable.

De façon surprenante, on a constaté qu'il y avait un grand avantage à choisir le premier élément compagnon de type inductif de façon à être calé dans un voisinage des fréquences de résonance et d'anti-résonance. Dans un mode de Io réalisation particulier, on utilisera une inductance spirale directement intégrée sur le substrat silicium.

Alternativement, le premier élément compagnon est une inductance variable dans le voisinage des fréquences de résonance et d'antirésonance, en fonction 15 d'une grandeur électrique Vtune.

Le second élément compagnon est de type capacitif et est en général variable, lui également en fonction d'une grandeur électrique, par exemple la grandeur Vtune.

En venant commander ladite grandeur électrique Vtune on peut modifier considérablement les caractéristiques du Composant Résonateur Réglable composé du résonateur acoustique et de ses deux élément compagnons.

D'une manière surprenante, on observe que la combinaison des deux éléments compagnons ainsi choisis permettent de régler dans une large mesure les caractéristiques du CRR, et notamment de tout circuit électronique intégré le comportant, sans trop affecter les performances globales (fréquences de résonance et d'antirésonance, facteur de qualité) de ce même circuit.

On peut alors venir corriger les imprécisions du procédé de fabrication et la dépendance en température et, même, disposer d'un moyen de réglage sur le nouveau composant acoustique.

ST03-GR2-513&515 La figure 2A illustre un premier mode de réalisation d'un CRR dans lequel on vient travailler sur la résonance série d'un résonateur BAW 212. On dispose ainsi, en parallèle sur le résonateur 212, une inductance 213 qui est variable de manière à pouvoir être ajustée pour entrer en résonance avec la capacité parallèle de ce même résonateur, proche de la fréquence notée fp, ou dans un voisinage de cette même fréquence.

On peut dès lors travailler convenablement sur la résonance série et commander la fréquence de résonance au moyen d'un élément de réglage capacitif 10 211.

La figure 2B correspond à un second mode de réalisation d'un CRR dans lequel on vient à présent travailler sur la fréquence parallèle d'un résonateur BAW 222. A cet effet, on dispose cette fois en série avec ce dernier une inductance 223, à nouveau variable de manière à pouvoir être ajustée pour entrer en résonance avec la capacité série équivalente (C2) proche de la fréquence notée fs du résonateur de la figure 1 c, ou dans un voisinage de cette fréquence. On branche ensuite, en parallèle sur les deux éléments en série, un élément de réglage capacitif 221 de manière à venir interagir avec la résonance parallèle du résonateur 222 et la régler la fréquence fp.

On parvient ainsi, grâce à l'action combinée des deux éléments compagnons 221 et 223, à ajuster dans une large gamme la fréquence de travail au moyen de l'élément de réglage, 211 ou 221 selon le cas.

Il y a donc une véritable coopération entre l'inductance 213 (resp. 223) qui, en venant interférer dans un voisinage des deux fréquences de résonance et d'antirésonance du résonateur acoustique, permet de renforcer l'effet de réglage capacitif effectué par 211 (resp. 221).

II en résulte alors un nouveau composant résonateur réglable, doté d'un résonateur BAW offrant un fort coefficient de qualité, associé à ses deux éléments compagnons.

ST03-GR2-513&515 Une grande flexibilité est ainsi offerte par ce nouveau composant qui est directement intégrable dans une technologie silicium. Il ouvre par conséquent la voie à de multiples nouveaux développement de circuits intégrés dès lors que l'on parvient à commander efficacement son point de fonctionnement au moyen du réglage effectué au niveau des éléments compagnons.

En effet, le circuit que l'on va décrire plus loin, qui permet un asservissement du point de fonctionnement du nouveau composant acoustique, permet non seulement de rattraper les insuffisances du procédé de fabrication, mais vient lo également fixer avec précision le point de fonctionnement malgré les variations de température.

11. Intégration du nouveau composant résonateur réglable dans une architecture Maître-Esclave La figure 3 illustre une architecture MaîtreEsclave venant intégrer le Composant Résonateur Réglable (CRR) qui permet de venir régler précisément les caractéristiques de fonctionnement de tout circuit incorporant ledit composant CRR.

Comme on le voit dans la figure 3, on incorpore un CRR 311 dans un circuit ou bloc 310 dit esclave permettant de réaliser une fonction électronique intégrée dans un produit semi-conducteur. Le composant CRR 311 comporte, comme précédemment décrit, un résonateur de type BAW doté de ses deux éléments compagnons: un premier élément inductif fixe ou variable, actif ou passif, combiné à un second élément capacitif, en général variable.

Dans un mode de réalisation préféré, le bloc 310 sert à la réalisation d'un filtrage linéaire intégré tirant avantage du fort coefficient de qualité du résonateur BAW, et doté d'une électrode ou d'une paire d'électrodes d'entrée 301 et d'une électrode ou d'une paire d'électrodes de sortie 302.

Le circuit selon l'invention comporte en outre un second circuit ou bloc 320, dit Maître, linéaire ou non, lequel est doté d'un second CRR 321 qui est homothétique du CRR 311. A cet effet, on s'arrange pour apparier les éléments ST03-GR2-513&515 compagnons des composants 311 et 321 mais aussi les résonateurs BAW eux-mêmes. En particulier, ces derniers seront de même géométrie (ou du moins homothétique), issus du même procédé de fabrication et disposés proches l'un de l'autre sur le même substrat afin d'être soumis aux mêmes conditions de température.

Une grandeur de référence 322 que l'on choisira extrêmement stable commande le second circuit Maître 320. En pratique, on choisira par exemple une fréquence de référence issue d'un oscillateur à quartz ou une tension de référence générée par un bloc du type de celui connu dans la littérature anglo-saxonne par l'appellation band-gap .

Chaque composant acoustique réglable dispose d'une électrode de commande recevant via un circuit 303 une grandeur électrique de commande, que 1s l'on désignera pas Vtune.

Cette grandeur électrique Vtune, tension ou courant, est transmise à l'un ou plusieurs des éléments compagnons de chaque CRR.

L'homme du métier pourra envisager divers modes de réalisation permettant d'agir sur les éléments compagnons du résonateur BAW.

A titre d'exemple nullement limitatif, dans un premier mode de réalisation illustré dans la figure 4a, l'élément compagnon de type capacitif est un varactor recevant la grandeur électrique Vtune sur une électrode de commande. On peut ainsi venir régler la valeur de l'élément capacitif associé au résonateur BAW.

La figure 4b illustre un autre mode de réalisation dans lequel l'élément inductif variable est réalisé au moyen d'une inductance active comportant un élément gyrateur composé de deux amplificateurs de transconductances 451 et 452 montés tête-bêche qui est chargé par un élément capacitif 453, le second amplificateur introduisant une inversion de polarité. En venant agir sur cet élément capacitif 453 qui pourra comme précédemment être un varactor recevant la ST03-GR2-513&515 grandeur électrique de commande Vtune - on pourra réaliser un élément inductif variable dont l'une des électrodes est mises à la masse.

Le schéma de la figure 4c illustre la structure d'un élément inductif variable flottant entre deux électrodes 460 et 469. A cet effet, on insère entre l'électrode 460 et la capacité 453 un premier gyrateur formé de deux amplificateurs de transconductance 461 et 462 qui sont montés tête-bêche, le second amplificateur introduisant une inversion de polarité. D'une manière similaire, on insère entre l'électrode 469 et la capacité 453 un second gyrateur formé de deux amplificateurs de transconductance 464 et 465 montés également tête-bêche avec le second amplificateur introduisant une inversion de polarité.

Alternativement, on pourra également venir commander le courant de polarisation des amplificateurs de trans-conductance formant le ou les gyrateurs avec la grandeur électrique Vtune, afin de venir régler le paramètre gm de ces derniers et, par conséquent, la valeur de l'élément inductif associé au résonateur BAW.

D'autres modes de réalisation permettant le réglage des éléments 20 compagnons associés aux résonateurs contenus dans les composants 311 et 321 pourront être envisagés.

On notera également que dans un souci de clarté on a représenté un unique composant résonateur pour chacun des circuits ou blocs 310 et 320. Il est pourtant clair qu'un homme du métier pourra adapter l'invention à la réalisation d'un bloc 310 (et par suite 320) comportant plusieurs composants résonateurs montés en treillis, en échelle ou de toute autre manière possible.

Suivant l'enseignement de l'invention, on intègre le circuit ou bloc 320 dit Maître dans un circuit d'asservissement permettant de commander précisément le point de fonctionnement du composant acoustique réglable 320 via la grandeur électrique de commande Vtune ST03-GR2-513&515 - 15 Par recopie de la grandeur sur l'entrée de commande du composant 311 situé dans le bloc esclave 310, on obtient alors un asservissement particulièrement efficace du point de fonctionnement de ce dernier.

La boucle d'asservissement réalisée au sein du bloc Maître 320 permet la commande des caractéristiques du composant dual localisé au sein du bloc Esclave 310, afin d'en permettre le réglage.

En premier lieu on peut corriger les imperfections résultant du procédé de fabrication du produit semi-conducteur et rattraper les défauts dans les tolérances de fabrication. Il en résulte la possibilité d'intégrer le résonateur BAW dans un circuit intégré tout en éviter de jeter au rebus tout le circuit dès lors que le seul composant BAW ne présente pas les caractéristiques souhaitées.

En second lieu, au delà du rattrapage des défauts de tolérance, on réalise ainsi, grâce à l'architecture maître-esclave qui vient d'être décrite, une commande de la caractéristique de résonance du composant résonateur au moyen de la boucle d'asservissement opérée par le bloc 320.

Cette boucle d'asservissement peut permettre une régulation indépendante du procédé de fabrication, mais également de la température.

Afin de montrer la grande flexibilité de l'invention, et les multiples possibilités d'asservissement qui sont ouvertes au concepteur de circuits intégrés, on va décrire 25 à présent plusieurs exemples d'asservissement particulièrement efficaces.

III. Exemples de boucles d'asservissement A. Asservissement de fréquence par intégration du second CRR dans une boucle de type PLL La figure 5 décrit un premier exemple d'asservissement en fréquence, lequel pourra servir pour sélectionner la bande de réception WCDMA. A cet effet, on ST03-GR2-5 13&5 15 - 16 - intègre le composant résonateur BAW 320 dans une boucle à verrouillage de phase, également désignée sous l'appellation anglo-saxonne de Phase Locked Loop (PLL). s A cet effet, le circuit ou bloc 320 comporte un comparateur de phase 510

ayant une première entrée 500 recevant une fréquence de référence qui sera la plus stable possible. Le comparateur de phase 510 dispose d'une seconde entrée recevant la sortie d'un élément diviseur 540.

En sortie, le comparateur de phase attaque un filtre passe-bas 520, lequel génère en sortie un potentiel Vtune qui est utilisé pour commander un composant CRR 530 disposé dans le bloc Maître. Le même potentiel est utilisé comme signal de commande pour le composant CRR dual (non représenté sur la figure 5) qui est situé dans le bloc esclave et qui sert à réaliser le filtre linéaire souhaité.

Le composant CRR 530 est intégré dans un système oscillant dont tous les éléments sont appariés aux éléments du bloc esclave. Le système oscillant du bloc Maître génère en sortie une fréquence qui est transmise au bloc diviseur 540 assurant une division par un nombre N supérieur ou égal à 1, fixe ou variable, entier ou fractionnaire.

On obtient ainsi, grâce à ce schéma de régulation un asservissement de la fréquence généré par le circuit oscillant sur un multiple de N fois la fréquence d'entrée du bloc Maître.

Cet asservissement est reproduit dans le composant CRR dual situé dans le bloc esclave 310 de manière à venir précisément fixer le point de fonctionnement du circuit 310 l'incorporant et, par conséquent, de venir régler les paramètres du filtre linéaire réalisé par le bloc 310, notamment la fréquence centrale.

L'homme du métier pourra adapter l'enseignement de l'invention à la réalisation d'un autre type d'asservissement en fréquence, et notamment de type Boucle verrouillée en fréquence (ou Frequency Locked Loop FLL).

ST03-GR2-513&515 22 Août 2004 Plus généralement, on pourra considérer de multiples autres variantes d'asservissement, et notamment une boucle d'asservissement de type ALL.

B. Boucle d'asservissement de type ALL La figure 6 illustre un second exemple du bloc Maître 320 dans lequel on réalise avantageusement un circuit d'asservissement en amplitude, de type ALL ou Amplitude Locked Loop suivant la terminologie anglo-saxonne.

A cet effet, le circuit comporte un comparateur de tension 610 ayant une première entrée 600 recevant un potentiel de référence qui sera le plus stable possible. Le comparateur 610 dispose d'une seconde entrée recevant un potentiel résultant du fonctionnement d'un circuit à réponse de phase linéaire, de type filtre, utilisant un composant CRR réglable doté de ses deux éléments compagnons, tel que décrit précédemment.

Le comparateur 610 fournit en sortie une erreur qui est filtrée par un filtre de boucle 620 généralement un filtre passe-bas - lequel génère un potentiel de commande Vtune qui est transmis aux électrodes de commande des deux CRR appariés, situés respectivement dans le bloc Esclave 310 et dans le bloc Maître 320.

Comme on l'a décrit précédemment, le potentiel de commande Vtune pourra servir à commander un varactor, une inductance active etc afin de venir précisément régler le point de fonctionnement du composant résonateur réglable dans le bloc Maître 320.

On peut ainsi asservir indirectement le point de fonctionnement du ou des composants résonateurs réglables qui sont situés dans le bloc Esclave 310.

ST03-GR2-513&515 - 18 - C. Asservissement du facteur de qualité du composant résonateur et de sa fréquence centrale Les deux boucles d'asservissement en fréquence et en tension que l'on vient de décrire ne sont pas forcément exclusives l'une de l'autre. On décrit à présent comment on peut avantageusement les combiner pour réaliser un asservissement extrêmement sophistiqué et des plus avantageux.

Dans ce troisième exemple d'asservissement, le circuit maître comporte à présent, simultanément, une première boucle à verrouillage de phase (PLL), telle que décrite précédemment, associée ou combinée à une boucle de type ALL permettant d'asservir le facteur de qualité dudit circuit CRR.

A cet effet on dispose un premier bloc Maître 710 comportant au moins un premier CRR réglable 711 semblable aux précédent et recevant à une entrée 712 une fréquence de référence particulièrement stable. Le premier bloc est typiquement un asservissement en fréquence réalisé au moyen d'une boucle à verrouillage de phase telle que décrite précédemment, basée sur une fréquence de résonance.

Cet premier bloc Maître génère une première grandeur électrique de commande, Vtunel qui est transmise à un composant résonateur réglable CRR 703 localisé dans un bloc Esclave 700. Comme précédemment, le bloc Esclave 700 pourra servir à réaliser toute fonction de filtrage linéaire, voire tout circuit électrique quelconque.

On dispose également un second bloc Maître 720 qui comporte un second composant résonateur réglable 721 semblable au précédent et recevant à une entrée 722 une tension de référence particulièrement stable. Le second bloc 720 est utilisé pour réaliser un asservissement du facteur de qualité du composant résonateur réglable 721 de manière à venir ajuster, par effet miroir, le coefficient de qualité du résonateur Esclave 703 au moyen d'une seconde grandeur électrique Vtune2.

ST03-GR2-513&515 - 19 - Comme on le voit sur la figure 7, le composant résonateur réglable 703 qui est disposé dans le bloc esclave 700 voit arriver deux grandeurs électriques de commandes, Vtunel et Vtune2 que l'on pourra combiner avantageusement pour venir commander les paramètres des deux éléments compagnons inductifs et capacitifs.

A cet effet, on pourra envisager plusieurs modes de réalisation.

Dans un premier mode, tel que représenté dans la figure 8A, les deux lo grandeurs électriques de commande Vtunel et Vtune2 sont utilisées pour commander respectivement deux varactors qui sont disposés dans une échelle de capacité/varactors montée en parallèle.

Ainsi, l'on peut réaliser un double asservissement, aussi bien en fréquence 15 qu'au niveau du coefficient de qualité, du résonateur réglable 703.

Alternativement, les deux potentiels Vtunel et Vtune2 servent à commander une inductance active composée d'un varactor et d'un gyrateur dont les deux éléments sont respectivement commandés par les grandeurs électriques Vtunel et Vtune2.

Cet asservissement en coefficient de qualité et en fréquence sont particulièrement utiles pour maintenir les performances du résonateur BAW 703 et les rendre insensibles au procédé de fabrication ainsi qu'à la température.

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Claims (12)

Revendications

1. Circuit électronique comportant: - au moins un premier composant résonateur (311) réglable au moyen d'une grandeur électrique (Vtune) ayant une fréquence de résonance et une fréquence d'antirésonance, ledit au moins premier résonateur étant disposé sur un substrat de produit semi-conducteur et inséré dans un circuit dit Esclave; - au moins un second composant résonateur (321) réglable disposé sur ledit substrat et étant réglable via la même grandeur électrique (Vtune) , ledit au moins second résonateur (321) étant intégré dans une boucle d'asservissement dite Maître; caractérisé en ce que chacun desdits premier et second élément résonateurs sont associés à un premier élément compagnon de type inductif calé dans un voisinage des fréquences dites de résonance et d'antirésonance; et à un second élément compagnon de type capacitif, l'un au moins des deux éléments étant réglable au moyen de ladite grandeur électrique (Vtune).

2. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite grandeur électrique (Vtune) est un potentiel de commande.

3. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément capacitif associé au résonateur est un varactor commandé par ladite grandeur électrique (Vtune)

4. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément inductif associé au résonateur est composé d'une inductance spirale disposé sur le substrat de silicium dudit résonateur.

5. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément inductif associé au résonateur est composé d'un gyrateur comportant deux amplificateurs à transconductance et une capacité, ladite grandeur électrique (Vtune) venant fixer le point de polarisation desdits amplificateurs.

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6. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément inductif associé au résonateur est composé d'un gyrateur comportant deux amplificateurs à transconductance et un varactor, ladite grandeur électrique (Vtune) venant régler la valeur de la capacité dudit varactor.

7. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit second composant résonateur réglable est intégré dans une boucle à verrouillage de phase (PLL) comportant: - un comparateur de phase (510) ayant une première entrée et une seconde entrée et une sortie, ladite première entrée recevant une fréquence de référence; - un filtre passe-bas (520) ayant une entrée connectée à ladite sortie dudit comparateur de phase (510) et ayant une sortie générant ladite grandeur électrique de commande (Vtune) ; - un oscillateur comportant ledit au moins second composant résonateur ayant une sortie générant un signal oscillant; - un bloc diviseur (540) ayant une entrée recevant le signal oscillant et une sortie connectant à ladite seconde entrée dudit comparateur de phase (510).

8. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit second composant résonateur réglable (CRR) comporte une boucle à verrouillage d'amplitude (ALL) comportant: - un circuit comparateur (610) ayant une première entrée et une seconde entrée et une sortie, ladite première entrée recevant une grandeur électrique de référence; - un filtre passe-bas (620) ayant une entrée connectée à ladite sortie dudit circuit comparateur (610) et ayant une sortie générant ladite grandeur électrique de commande (Vtune) ; - un circuit à réponse de phase linéaire comportant ledit au moins second composant résonateur réglable (CRR) (630) générant une grandeur électrique 30 transmise à ladite seconde entrée dudit circuit comparateur (610) ;

9. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une boucle d'asservissement du coefficient de qualité basée sur une boucle de type ALL.

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10. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une boucle verrouillée en fréquence.

11. Circuit de résonance acoustique destiné à être intégré dans un produit semi-conducteur comportant - un premier bloc dit Maître (320) intégré dans une boucle de régulation, ledit premier bloc maître étant doté d'au moins un premier résonateur réglable (321) ayant une première et une seconde fréquence de résonance, ledit au moins premier résonateur étant associé à au moins un élément de réglage comportant, d'une part, à une inductance destinée à annuler ladite seconde fréquence de résonance et, d'autre part, une capacité permettant d'ajuster l'accord dudit résonateur (212, 222) sur ladite première fréquence; - un second bloc dit Esclave (310) intégré dans un circuit linéaire ou non, ledit 15 second bloc étant doté d'au moins un second résonateur (311) appariés audit au moins premier résonateur (311), ladite boucle de régulation générant un signal de commande destiné à commander ledit élément de réglage dudit bloc Maître.

12. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc Esclave est utilisé pour réaliser un filtre linéaire intégré.

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