FR2969387A1

FR2969387A1 - Capteur de grandeur physique a rapport cyclique variable

Info

Publication number: FR2969387A1
Application number: FR1004898A
Authority: FR
Inventors: Marc Battista; Gilles Bas; Herve Chalopin
Original assignee: STMicroelectronics Rousset SAS
Current assignee: STMicroelectronics Rousset SAS
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-22

Abstract

La présente invention concerne un capteur (TS3) de grandeur physique comprenant des moyens (Rl, 31) pour fournir une tension de détection (Vdet) qui varie en fonction de la grandeur physique et en fonction d'une tension d'alimentation (Vdd) du capteur, des moyens (R3, R4, 32) pour fournir des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil qui varient en fonction de la tension d'alimentation (Vdd) du capteur, et des moyens (33) de mesure d'un rapport de tension (VR) égal au rapport entre d'une part la différence entre la tension de détection (Vdet) et l'une des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil, et d'autre part, la différence entre les deux tensions de seuil. Application notamment à une mesure de température.

Description

CAPTEUR DE GRANDEUR PHYSIQUE A RAPPORT CYCLIQUE VARIABLE

La présente invention concerne les capteurs de grandeur physique et plus particulièrement les capteurs intégrés sur microplaquettes de semi-conducteur. La présente invention concerne notamment un capteur de température intégré sur une microplaquette de semi- conducteur. Les capteurs de température sur microplaquette de semi-conducteur sont généralement réalisés à partir de composants électroniques ordinaires tels que des résistances, des diodes et des transistors, associés à des moyens de calcul. Les propriétés de ces composants sont utilisées pour générer des courants, des tensions ou des fréquences proportionnels à la température. Une mesure précise de la température nécessite toutefois de disposer d'une ou de plusieurs "références" qui ne varient pas ou varient peu en fonction de la température et d'une tension d'alimentation du capteur, telle une tension de référence, un courant de référence ou une fréquence de référence. La nécessité de prévoir de telles références complexifie généralement la structure de ces capteurs, accroît leur prix de revient et la surface de semi-conducteur qu'ils occupent. La figure 1 représente schématiquement un premier exemple de capteur de température TS1 classique. Un transistor bipolaire DT monté en diode (court-circuit collecteur-base) est utilisé comme moyen de détection de la température. Le transistor-diode est polarisé par une source de courant CS et fournit une tension Vb proportionnelle à la température. La tension Vb est numérisée par un convertisseur analogique-numérique ADC avant d'être analysée par un circuit de traitement DP

fournissant une valeur de température T. Le circuit de traitement DP et le convertisseur ADC sont cadencés par un signal d'horloge fournit par un oscillateur OSC1. Un circuit de référence REF1 fournit au convertisseur, au circuit de traitement et à l'oscillateur des tensions de référence nécessaires à une mesure précise de la température. Un tel capteur nécessite que le courant fourni par la source CS et les tensions de référence fournies par le circuit REF1 soient très précis et stables en fonction de la température. Ces tensions et courant de référence doivent également être peu sensibles aux variations d'une tension d'alimentation Vdd du capteur et peu sensibles aux variations du procédé de fabrication du circuit intégré dans lequel le capteur est embarqué. Le capteur TS1 s'avère donc d'une structure complexe et coûteuse, et occupe une surface de semi-conducteur non négligeable. Il nécessite également que la tension d'alimentation Vdd soit relativement élevée (plusieurs volts) et présente une consommation électrique élevée. La figure 2 représente schématiquement un second exemple de capteur de température classique TS2. Le capteur TS2 comprend un oscillateur en anneau RGO et un oscillateur de référence REFO. L'oscillateur en anneau RGO fournit un signal alternatif dont la fréquence dépend de la température. L'oscillateur REFO fournit un signal alternatif dont la fréquence est présumée indépendante de la température. Un circuit de traitement DP est configuré pour échantillonner les fréquences des deux signaux, les comparer et en déduire une température T. L'oscillateur de référence REFO doit être très précis et peu sensible aux variations de la température et de la tension d'alimentation Vdd du capteur. Cela implique par exemple l'utilisation d'une boucle à verrouillage de phase alimentée par des sources de

tension très stables fournies par un circuit REF2. Le circuit REF2 fournit également à l'oscillateur en anneau RGO une tension régulée qui ne varie pas en fonction de la tension Vdd afin que sa fréquence ne varie qu'en fonction de la température. Pour toutes ces raisons, le capteur TS2 est également d'une structure complexe et coûteuse à réaliser et occupe une surface de semi-conducteur non négligeable. En outre, la variation de la fréquence de l'oscillateur en anneau en fonction de la température n'est pas linéaire, ce qui complexifie l'étalonnage du capteur et nécessite que le circuit de traitement DP ait une certaine puissance de calcul pour procéder à des interpolations à partir de valeurs étalonnées.

Il peut donc être souhaité de prévoir un capteur de température ou autre grandeur physique qui soit intrinsèquement peu sensible aux variations de sa tension d'alimentation, et ne nécessite donc pas de tension de référence immunisée contre les variations de cette tension. Des modes de réalisation de l'invention concernent un capteur de grandeur physique intégré sur une microplaquette de semi-conducteur, comprenant des moyens pour fournir une tension de détection qui varie en fonction de la grandeur physique et en fonction d'une tension d'alimentation du capteur, des moyens pour fournir des première et seconde tensions de seuil qui varient en fonction de la tension d'alimentation du capteur, et telles que la tension de détection est comprise entre la première et la seconde tensions de seuil, et des moyens de mesure d'un rapport de tension égal au rapport entre d'une part la différence entre la tension de détection et l'une des première et seconde tensions de seuil, et d'autre part, la différence entre les deux tensions de seuil.

Selon un mode de réalisation, les moyens de mesure du rapport de tension comprennent des moyens de génération d'un signal de mesure dont le rapport cyclique est égal au rapport de tension, et des moyens de mesure du rapport cyclique. Selon un mode de réalisation, les moyens de génération du signal de mesure comprennent un oscillateur pour fournir une tension triangulaire oscillant entre la première tension de seuil et la seconde tension de seuil, et un comparateur pour comparer la tension de détection et la tension triangulaire et fournir le signal de mesure. Selon un mode de réalisation, les moyens de mesure du rapport cyclique comprennent des moyens d'échantillonnage du signal de mesure et de calcul du rapport entre un nombre d'échantillons correspondant à une valeur haute ou basse du signal de mesure et un nombre d'échantillons correspondant à une période du signal de mesure.

Selon un mode de réalisation, la grandeur physique est la température. Selon un mode de réalisation, les moyens pour fournir la tension de détection comprennent une résistance de détection agencée dans un premier pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation. Selon un mode de réalisation, la résistance est une thermistance en silicium dopé. Selon un mode de réalisation, les moyens pour fournir des première et seconde tensions de seuil comprennent au moins un première et une seconde résistances variant moins en fonction de la grandeur physique que la résistance de détection, et agencées dans au moins un second pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation.

Selon un mode de réalisation, les seconde et troisième résistances sont des résistances en silicium polycristallin. Des modes de réalisation de l'invention concernent également un dispositif sur microplaquette de semi-conducteur comprenant un capteur de grandeur physique selon l'invention, et une interface de communication pour fournir une valeur de température ou une valeur du rapport de tension.

Des modes de réalisation de l'invention concernent également un procédé de mesure d'une grandeur physique au moyen d'un capteur, le procédé comprenant les étapes consistant à fournir une tension de détection qui varie en fonction de la grandeur physique et en fonction d'une tension d'alimentation du capteur, fournir des première et seconde tensions de seuil qui varient en fonction de la tension d'alimentation du capteur, et telles que la tension de détection est comprise entre la première et la seconde tensions de seuil, et mesurer un rapport de tension égal au rapport entre d'une part la différence entre la tension de détection et l'une des première et seconde tensions de seuil, et d'autre part, la différence entre les deux tensions de seuil. Selon un mode de réalisation, la mesure du rapport de tension comprend des étapes consistant à fournir un signal de mesure dont le rapport cyclique est égal au rapport de tension, et mesurer le rapport cyclique. Selon un mode de réalisation, l'étape de fourniture du signal de mesure comprend des étapes consistant à fournir une tension triangulaire oscillant entre la première tension de seuil et la seconde tension de seuil, et comparer la tension de détection et la tension triangulaire et conférer au signal de mesure une première valeur lorsque la tension triangulaire est supérieure à la tension de détection, et une seconde valeur lorsque la

tension triangulaire est inférieure à la tension de détection. Selon un mode de réalisation, la tension de détection est générée au moyen d'une résistance de détection agencée dans un premier pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation. Selon un mode de réalisation, les première et seconde tensions de seuil sont générées au moyen d'au moins un première et une seconde résistances variant moins en fonction de la grandeur physique que la résistance de détection, et agencées dans au moins un second pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante du procédé de l'invention et de divers exemples de réalisation de capteurs selon l'invention, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 précédemment décrite montre un premier exemple de capteur de température classique, - la figure 2 précédemment décrite montre un second exemple de capteur de température classique, - la figure 3 montre un capteur de température selon un 25 mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un élément du capteur représenté sous forme de bloc sur la figure 3, - la figure 5 montre un exemple de réalisation d'un autre 30 élément du capteur représenté sous forme de bloc sur la figure 3, - la figure 6A montre des signaux apparaissant dans le capteur à une première température, et - la figure 6B montre des signaux apparaissant dans le 35 capteur à une seconde température, - la figure 7 montre un exemple de réalisation d'un élément du capteur représenté sous forme de bloc sur la figure 5, et - les figures 8 et 9 montrent des dispositifs comprenant 5 un capteur selon l'invention. La figure 3 montre un mode de réalisation d'un capteur de température TS3 selon l'invention, le capteur étant intégré sur une microplaquette de semi-conducteur IC et alimenté électriquement par une tension Vdd. 10 Le capteur TS3 comprend un circuit 31 fournissant une tension de détection Vdet qui varie proportionnellement à la température et à la tension Vdd. Le circuit 31 comprend ici une résistance de détection R1 dont la valeur varie en fonction de la température. La 15 résistance R1 est polarisée par la tension Vdd par l'intermédiaire d'une résistance R2 formant avec la résistance R1 un pont diviseur de tension. La résistance Rl présente un coefficient de température al non négligeable et est utilisée en tant 20 que thermistance. Sa valeur, notée "Rl", peut s'écrire :

R1 = RO * (1 + al T) (1)

T étant la température de la résistance R1. 25 La résistance R2 présente par contre un coefficient de température a2 très inférieur à al, par exemple mille fois plus petit que al. Dans un mode de réalisation, la résistance R1 est en silicium dopé et est réalisée dans un caisson de type 30 N ("N Weil"), tandis que la résistance R2 est en silicium polycristallin faiblement dopé, dont la résistivité est peu sensible aux variations de température. Le capteur TS3 comprend également un circuit 32 fournissant des tensions de seuil VS1, VS2 qui varient 35 proportionnellement à la tension Vdd et telles que la

tension de détection Vdet est comprise entre ces deux tensions :

VS1 < Vdet < VS2 (2) La figure 4 montre un exemple de réalisation du circuit 32. Le circuit 32 prend la forme d'un pont diviseur de tension alimenté par la tension Vdd et comprenant trois résistances en série R3, R4 et R5. La tension Vdd est appliquée sur une borne de la résistance R5 et la résistance R3 a une borne connectée à la masse. La tension VS1 est prélevée aux bornes de la résistance R3. La tension VS2 est prélevée aux bornes des deux résistances en série R3 et R4 et représente donc la différence de potentiel entre la borne positive de la résistance R3 et la masse. A l'instar de la résistance R2, les résistances R3, R4, R5 présentent un coefficient de température a3 très inférieur à a1, par exemple mille fois plus petit que al.

Les résistances R3, R4 et R5 sont de préférence de même filière technologique et de même matériau que la résistance R2, par exemple du silicium polycristallin faiblement dopé, et leur coefficient de température a3 est donc de préférence égal au coefficient de température OE2. En référence à la figure 3, le capteur TS3 comprend également des moyens 33 de mesure d'un rapport de tension VR égal au rapport entre, d'une part, la différence entre la tension de détection Vdet et l'une des tensions VS1, VS2 (ou inversement), et d'autre part, la différence entre les tensions VS2 et VS1. Le rapport de tension VR est par exemple égal à :

VR = (VS2-Vdet)/(VS2-VS1) (3)35

Alternativement, son signe étant indifférent, le rapport VR peut être calculé au moyen des formules équivalentes suivantes : VR = (Vdet-VS2)/(VS2-VS1) (3') ou VR = (Vdet-VS1)/(VS2-VS1) (3" ) ou VR = (VS1-Vdet)/(VS2-VS1) (3" ' ) A titre non limitatif, il sera considéré dans ce qui suit que le rapport de tension est défini par la relation (3). Il peut être montré que le rapport VR varie proportionnellement à la température T et est indépendant des variations de la tension d'alimentation Vdd. A cet effet, il sera d'abord considéré que les tensions Vdet, VS1, VS2 sont proportionnelles à la tension Vdd, soit :

Vdet = A * Vdd (4) VS1 = B * Vdd (5) VS2 = C * Vdd (6)

A RO 1 +' (al x T)(R2) " RO+R2 RO+R2 ~ R3 B = (9) R3+R4+R5 C = R3+R4 (8) R3+R4+R5 30 le calcul du terme A étant détaillé en Annexe.

Avec : = al + a2*al*T (7) En combinant (3), (4), (5) et (6) il vient :

VR = - A/(C-B) + C/(C-B) (10) En combinant (7) et (10) il vient : VR = - a2*a*T /(C-B) - al/(C-B) + C/(C-B) (11)

Le terme a2*a*T varie linéairement en fonction de la température et le terme al est une constante. Les variations des termes C et B en fonction de la température sont faibles devant celles du terme a2*a*T et seront négligées. En conséquence, le rapport de tension VR est du type :

VR = VRl*a*T + VR2 (12) avec VR1, VR2 des constantes. Ainsi, après étalonnage du capteur TS3, le calcul du rapport de tension VR permet de déterminer la valeur de la température T. Les variations des tensions VS1, VS2 en fonction de la tension d'alimentation Vdd ont peu d'influence sur la précision de la mesure de la température T. En outre, du fait que le rapport de tension VR varie linéairement en fonction de la température, l'étalonnage du capteur TS3 peut être réalisé avec deux points seulement, contrairement aux capteurs de température classiques non linéaires. Ces capteurs nécessitent un étalonnage sur un plus grand nombre de points et des moyens de calcul complexes pour effectuer des interpolations entre les points d'étalonnage. A titre d'exemple d'application numérique, les valeurs suivantes peuvent être retenues :

RO = R2 = 30 kÛ, R3 = R4 = R5 = 20 kÛ, al = 0,003, VS1 = 0,5V VS2 = 1V, et Vdd = 1,5V.

Dans certains modes de réalisation du capteur TS3, les moyens de mesure 33 peuvent être entièrement numériques. Ils comprennent alors un convertisseur analogique/numérique pour convertir les tensions Vdet, VS1, VS2 en valeurs numériques, et des moyens de calcul du rapport de tension VR à partir des valeurs numérisées des tensions Vdet, VS1, VS2. Il peut toutefois être souhaité de réaliser des moyens de mesure 33 qui ne nécessitent pas de calcul numérique, pour simplifier la structure d'un capteur selon l'invention. De plus, un convertisseur analogique/numérique, pour être précis, nécessite des tensions de référence dont la fourniture complexifie également la structure du capteur.

La figure 5 représente schématiquement un exemple de réalisation des moyens de mesure 33 sous forme de circuit analogique ne nécessitant aucune tension de référence. Les moyens de mesure 33 comprennent un oscillateur triangulaire 331, un comparateur 332 et un circuit échantillonneur-compteur 333. L'oscillateur 331 reçoit les tensions de seuil VS1, VS2 et fournit une tension triangulaire Vtri qui oscille entre ces deux tensions à une fréquence F0. Le comparateur 332 reçoit la tension Vdet sur une entrée négative et la tension Vtri sur une entrée positive. Il fournit un signal de mesure MS oscillant à la fréquence F0, ici une tension carrée présentant un état haut et un état bas, par exemple Vdd et 0, correspondant à un signal binaire de valeur 1 ou O. Le circuit 333 est cadencé par un signal d'échantillonnage de fréquence F1 fourni par un 11

oscillateur OSC2. Le circuit 333 échantillonne le signal MS à la fréquence F1, et est configuré pour compter le nombre N1 d'échantillons où le signal MS est égal à 1 (Vdd) ainsi que le nombre d'échantillons N2 correspondant à une période du signal MS, et fournir un rapport N1/N2 correspondant au rapport cyclique DC du signal MS. Il sera noté ici que le simple comptage des valeurs N1 et N2 ne nécessite aucun moyen de calcul numérique et peut être fait au moyen d'un circuit logique comprenant des compteurs et des décompteurs. De même, la fourniture du rapport Nl/N2 peut simplement consister à fournir N1 et N2 sur des sorties distinctes du circuit 333. Dans une variante, le circuit 333 compte le nombre d'échantillons Ni' où le signal MS est égal à 0 et fournit un rapport N1'/N2 correspondant au complément à 1 du rapport cyclique DC. La figure 6A montre l'aspect de la tension Vtri et du signal MS à une première température Ti. Dans cet exemple, la tension Vdet est plus proche du signal VS2 que du signal VS1 et le signal MS présente un rapport cyclique DC inférieur à 0,5. La figure 6B montre l'aspect de la tension Vtri et du signal MS à une seconde température T2. Dans cet exemple, la tension Vdet est plus proche de la tension VS1 que de la tension VS2 et le signal MS présente un rapport cyclique DC supérieur à 0,5. Le rapport cyclique DC est égal au temps Tsup pendant lequel la tension Vtri est supérieure à la tension Vdet, divisé par la période Ttri de la tension Vtri. En raison de la forme triangulaire de la tension Vtri, il existe une relation linéaire entre le temps et les excursions en tension de la tension Vtri. Le rapport cyclique DC peut donc s'écrire : DC = Tsup/Ttri = 2*(VS2-Vdet)/2*(VS2-VS1) (13) soit :

DC = Tsup/Ttri = (VS2-Vdet)/(VS2-VS1) (13) 5 La relation (13) étant identique à la relation (3), il vient que le rapport cyclique DC est égal au rapport de tension VR selon la relation (3). De même, le complément à 1 du rapport cyclique est égal au rapport de tension VR 10 selon la relation (3 ") . Le rapport cyclique DC fourni par le circuit échantillonneur-compteur 333 est ensuite traité par des moyens de détermination de la température qui ne sont pas représentés sur la figure 5. Ces moyens peuvent être de 15 tout type (microprocesseur, machine d'état, circuit microprogrammé, circuit à logique câblée) et nécessitent un étalonnage préalable sur au moins deux points de la droite définie par la relation (12). Ces moyens peuvent être embarqués sur la microplaquette de semi-conducteur 20 IC recevant le capteur mais peuvent aussi être des moyens externes. Dans ce cas, le capteur ne fournit que le rapport cyclique DC. La figure 7 montre un exemple de réalisation de l'oscillateur triangulaire 331. L'oscillateur 331 25 comprend un condensateur CT aux bornes duquel la tension triangulaire Vtri est prélevée. Le condensateur CT a sa cathode reliée à la masse et son anode est reliée à un circuit de charge et, d'autre part, à un circuit de décharge. Le circuit de charge comprend un générateur de 30 courant IG1 ayant une première borne recevant la tension Vdd et une seconde borne reliée à l'anode du condensateur par l'intermédiaire d'un interrupteur SW1. Le circuit de décharge comprend un générateur de courant IG2 ayant une première borne reliée à l'anode du condensateur CT par 13

l'intermédiaire d'un interrupteur SW2 et une seconde borne reliée à la masse. L'oscillateur triangulaire 331 comprend également un comparateur 3311. Le comparateur 3311 présente une entrée positive et une entrée négative. L'entrée positive reçoit la tension VS1 par l'intermédiaire d'un interrupteur SW3 et, d'autre part, la tension VS2 par l'intermédiaire d'un interrupteur SW4. L'entrée négative reçoit la tension Vtri. La sortie du comparateur 3311 fournit une tension V1 qui contrôle des interrupteurs SW1 et SW4. La tension V1 est par ailleurs appliquée à une porte inverseuse IG fournissant une tension /V1 qui contrôle les interrupteur SW2 et SW3. Lorsque la tension V1 est au niveau haut, par exemple la tension Vdd, les interrupteurs SW1, SW4 sont fermés (passants) et les interrupteurs SW2, SW3 sont ouverts. Lorsque la tension V1 est au niveau bas, par exemple le potentiel de masse du circuit, les interrupteurs SW2, SW3 sont fermés et les interrupteurs SW1, SW4 sont ouverts.

Le générateur IG1 fournit un courant Il et le générateur IG2 fournit un courant I2. Les courants Il, I2 sont ici de même valeur mais de sens opposés. Lorsque la tension V1 est au niveau haut, la borne positive du comparateur 3311 reçoit la tension VS2 et le courant Il charge le condensateur CT. La tension triangulaire Vtri croît jusqu'à ce qu'elle devienne égale à VS2, ce qui provoque un changement d'état de la sortie du comparateur. La tension V1 passe à 0 et la tension /V1 passe au niveau haut. Lorsque la tension /Vl est au niveau haut, la borne positive du comparateur 3311 reçoit la tension VS1 et le courant I2 décharge le condensateur CT. La tension triangulaire Vtri décroît jusqu'à ce qu'elle devienne égale à VS1, ce qui provoque un nouveau changement d'état de la sortie du comparateur. La tension

Vl repasse au niveau haut et le condensateur CT se charge de nouveau. Il sera noté que l'oscillateur OSC2 et le circuit échantillonneur-compteur 333 ne nécessitent pas d'être d'une grande stabilité relativement à la température ou à la tension d'alimentation Vdd du capteur. En effet, même en supposant que la fréquence de l'oscillateur OSC2 varie en fonction de la température et de la tension Vdd, cette variation est lente relativement à la période du signal MS et la mesure du rapport cyclique N1/N2 n'en est pas affectée. Seule la précision de la mesure du rapport cyclique pourrait être altérée par une forte baisse de la fréquence d'échantillonnage F1, qui provoquerait une diminution correspondante du nombre d'échantillons N1, N2. Pour palier cet éventuel problème, la fréquence F1 est de préférence très supérieure à la fréquence F0, par exemple 1000 fois plus grande que celle-ci, de sorte que ses variations éventuelles ont peu d'impact sur la précision de la mesure du rapport cyclique DC.

Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art qu'un capteur selon l'invention est susceptible de diverses variantes et modes de réalisation. D'autres moyens de génération des tensions VS1, VS2 pourraient être prévus, tels qu'un premier pont diviseur résistif pour fournir la tension VS1 et un second pont diviseur résistif pour fournir la tension VS2. D'autre part, au lieu d'être agencées dans des ponts diviseurs, la résistance de détection Ri et les résistances R3 et R4 pourraient être polarisées par une source de courant contrôlée fournissant un courant variant proportionnellement à la tension Vdd. Également, d'autres composants que des résistances pourraient être utilisés pour fournir les tensions Vdet, VS1 et VS2. La présente invention est également susceptible de 35 diverses applications et n'est pas seulement applicable à

la mesure d'une température. Dans certains modes de réalisation, la résistance de détection R1 pourrait être une piézorésistance formant une gauge de contrainte. La résistance de détection R1 pourrait également être une résistance résultante comprenant une pluralité de résistances en série et/ou en parallèle de type thermistance ou gauge de contrainte. Dans d'autres modes de réalisation, la résistance de détection R1 pourrait être une résistance à couche d'oxyde métallique dont la valeur varie en présence d'un gaz. Un capteur selon l'invention est également susceptible d'être embarqué dans divers types de circuits intégrés. La figure 8 représente schématiquement un circuit intégré de type étiquette sans contact 90 ("contactless tag") équipé d'un capteur TS3 selon l'invention. L'étiquette 90 comprend une unité centrale 91 et une interface de communication sans contact 93. L'unité centrale 91 peut être un microprocesseur ou microcontrôleur, une machine d'état, un séquenceur à logique câblée, etc. L'interface de communication 93 peut être de type RF ou UHF et pourvue d'une antenne ou d'une bobine d'antenne pour d'émettre et/ou recevoir des données par couplage électrique UHF ou par couplage inductif RF. Le capteur de température TS3 fournit le rapport de tension VR à l'unité centrale 91. Celle-ci peut être configurée pour en déduire une valeur de température et transmettre cette information au milieu extérieur par l'intermédiaire de l'interface de communication 93, en réponse à une commande ou lorsqu'un seuil critique de température a été atteint. Dans une variante applicable au contrôle de la chaîne du froid, l'étalonnage de l'étiquette est simplifié au maximum et consiste seulement à fournir à l'unité centrale 91 une valeur seuil VRs du rapport de tension VR ne devant pas 30

être dépassée. L'unité centrale mémorise cette valeur et vérifie à chaque activation de l'étiquette qu'elle n'est pas dépassée. Lorsque cette valeur est dépassée, l'unité centrale 91 se place dans un mode d'erreur et émet continuellement un message d'erreur en présence d'un champ magnétique ou électrique d'activation de l'étiquette, ou en réponse à une commande d'interrogation. De nouveaux standards prévoient des batteries "intelligentes" pour téléphone portable. De telles batteries sont équipées d'une puce sécurisée qui communique au téléphone des informations telles que le type et le modèle de la batterie, son numéro de série, et la température de la batterie.

La figure 9 représente schématiquement une puce sécurisée 100 destinée à l'identification et au contrôle d'une batterie de téléphone portable. La puce 100 comprend un capteur de température TS3 selon l'invention couplé à une unité centrale 102 équipée d'une interface de communication à contact 103. Le capteur TS3 est configuré pour fournir à l'unité centrale 102 le rapport de tension VR. Cette dernière utilise au moins deux données d'étalonnage lui permettant d'associer une valeur de température à chaque valeur de rapport cyclique fourni par le capteur TS3.

ANNEXE faisant partie intégrante de la description Calcul de A tel que figurant dans la relation (7) . En première approximation, A vérifie l'équation suivante : ROx(l+alxT) A ROx(1+a1xT)+R2 (20) 18 D'où il vient que : RO A - x (RO+R2) (1+a1xT) l+alxTxRO RO+R2 (21) En prenant l'hypothèse que RO R2 (par exemple lorsque R0/R2 < 10 et R2/R0 < 10) et que al*T est petit devant 1, il vient : 1- RO A R0+R2 +alxT)x alxTxR0 RO+R2 (22) D'où il vient : RO RO+R2 1+(alxT)-/a1xTxR0'1 (al2 xT2 xRe Az RO+R2 RO+R2 (23) Le coefficient de température al étant petit, en supprimant le terme de second ordre en a12, il vient : 1+(alxT)-/a1xTxR01 (24) RO+R2 RO A~ RO+R2 soit : RO Az RO+R2 1+((alxT)(RO+R2)-alxTxR0 (25) RO+R2 La simplification de la relation (25) donne la relation (7) AN RO 1+"(a1xT)(R2) (7) RO+R2 RO+R2 ) Application numérique : 5 - R2=RO - A = 0,5 + 0,25*al*T

Claims

REVENDICATIONS1. Capteur (TS3) de grandeur physique intégré sur une microplaquette de semi-conducteur, caractérisé en ce 5 qu'il comprend : - des moyens (R1, 31) pour fournir une tension de détection (Vdet) qui varie en fonction de la grandeur physique et en fonction d'une tension d'alimentation (Vdd) du capteur, 10 - des moyens (R3, R4, 32) pour fournir des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil qui varient en fonction de la tension d'alimentation (Vdd) du capteur, et telles que la tension de détection (Vdet) est comprise entre la première (VS1) et la seconde (VS2) tensions de 15 seuil, et - des moyens (33) de mesure d'un rapport de tension (VR) égal au rapport entre d'une part la différence entre la tension de détection (Vdet) et l'une des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil, et d'autre part, la 20 différence entre les deux tensions de seuil.
2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mesure (33) du rapport de tension (VR) comprennent : 25 - des moyens (331, 332) de génération d'un signal de mesure (MS) dont le rapport cyclique (DC) est égal au rapport de tension (VR), et - des moyens (333) de mesure du rapport cyclique (DC). 30
3. Capteur selon la revendication 2, dans lequel les moyens de génération du signal de mesure comprennent : - un oscillateur (331) pour fournir une tension triangulaire (Vtri) oscillant entre la première tension 35 de seuil (VS1) et la seconde tension de seuil (VS2), et 20 - un comparateur (332) pour comparer la tension de détection (Vdet) et la tension triangulaire (Vtri) et fournir le signal de mesure (MS).
4. Capteur selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel les moyens (333) de mesure du rapport cyclique comprennent des moyens d'échantillonnage du signal de mesure (MS) et de calcul du rapport entre un nombre (N1, Ni') d'échantillons correspondant à une valeur haute ou basse du signal de mesure et un nombre (N2) d'échantillons correspondant à une période du signal de mesure (MS).
5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 4, 15 dans lequel la grandeur physique est la température.
6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens pour fournir la tension de détection (Vdet) comprennent une résistance de détection 20 (Rl) agencée dans un premier pont diviseur de tension (32) polarisé par la tension d'alimentation (Vdd).
7. Capteur selon la revendication 6, dans lequel la résistance (R1) est une thermistance en silicium dopé. 25
8. Capteur selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel les moyens pour fournir des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil comprennent au moins un première (R32) et une seconde (R4) résistances variant 30 moins en fonction de la grandeur physique que la résistance de détection (R1) et agencées dans au moins un second pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation (Vdd).
9. Capteur selon la revendication 8, dans lequel les seconde (R3) et troisième (R3) résistances sont des résistances en silicium polycristallin.
10. Dispositif sur microplaquette de semi- conducteur (IC, 90, 100) comprenant : - un capteur de grandeur physique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, et - une interface de communication (93, 103) pour fournir 10 une valeur de température ou une valeur du rapport de tension (VR).
11. Procédé de mesure d'une grandeur physique au moyen d'un capteur (TS3) caractérisé en ce qu'il comprend 15 les étapes consistant à : - fournir une tension de détection (Vdet) qui varie en fonction de la grandeur physique et en fonction d'une tension (Vdd) d'alimentation du capteur, - fournir des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de 20 seuil qui varient en fonction de la tension d'alimentation (Vdd) du capteur, et telles que la tension de détection (Vdet) est comprise entre la première (VS1) et la seconde (VS2) tensions de seuil, et - mesurer un rapport de tension (VR) égal au rapport 25 entre d'une part la différence entre la tension de détection (Vdet) et l'une des première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil, et d'autre part, la différence entre les deux tensions de seuil. 30
12. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel la mesure du rapport de tension (VR) comprend des étapes consistant à : - fournir un signal de mesure (MS) dont le rapport cyclique (DC) est égal au rapport de tension (VR), et 35 - mesurer le rapport cyclique (DC).
13. Procédé selon la revendication 12 , dans lequel l'étape de fourniture du signal de mesure comprend des étapes consistant à : - fournir une tension triangulaire (Vtri) oscillant entre la première tension de seuil (VS1) et la seconde tension de seuil (VS2), et - comparer (332) la tension de détection (Vdet) et la tension triangulaire (Vtri) et conférer au signal de mesure (MS) une première valeur lorsque la tension triangulaire est supérieure à la tension de détection, et une seconde valeur lorsque la tension triangulaire est inférieure à la tension de détection.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel la tension de détection (Vdet) est générée au moyen d'une résistance de détection (R1) agencée dans un premier pont diviseur de tension (32) polarisé par la tension d'alimentation (Vdd).
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel les première (VS1) et seconde (VS2) tensions de seuil sont générées au moyen d'au moins un première (R32) et une seconde (R4) résistances variant moins en fonction de la grandeur physique que la résistance de détection (R1) et agencées dans au moins un second pont diviseur de tension polarisé par la tension d'alimentation (Vdd).