FR3068189A1 - RC OSCILLATOR - Google Patents

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FR3068189A1
FR3068189A1 FR1755652A FR1755652A FR3068189A1 FR 3068189 A1 FR3068189 A1 FR 3068189A1 FR 1755652 A FR1755652 A FR 1755652A FR 1755652 A FR1755652 A FR 1755652A FR 3068189 A1 FR3068189 A1 FR 3068189A1
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FR
France
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comparator
oscillator
current source
temperature
current
Prior art date
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Pending
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FR1755652A
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French (fr)
Inventor
Ludovic Girardeau
Michel Cuenca
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STMicroelectronics Rousset SAS
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STMicroelectronics Rousset SAS
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/06Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
    • H03K4/08Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
    • H03K4/48Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
    • H03K4/50Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor
    • H03K4/501Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor the starting point of the flyback period being determined by the amplitude of the voltage across the capacitor, e.g. by a comparator

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Abstract

L'invention concerne un oscillateur (1) comportant : un comparateur (3) ; un générateur (7, C, K) d'une rampe de tension (VC) dont une sortie est reliée à une première borne d'entrée (+) du comparateur et comportant une première source de courant constant (7) ; et une ou plusieurs deuxièmes sources de courant (6, 8), connectées à la première borne d'entrée du comparateur et fournissant ou prélevant un courant proportionnel ou inversement proportionnel à la température.The invention relates to an oscillator (1) comprising: a comparator (3); a generator (7, C, K) of a voltage ramp (VC) whose output is connected to a first input terminal (+) of the comparator and has a first constant current source (7); and one or more second current sources (6, 8) connected to the first input terminal of the comparator and supplying or removing a current proportional or inversely proportional to the temperature.

Description

OSCILLATEUR RCRC OSCILLATOR

DomaineField

La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement la réalisation d'un oscillateur RC.The present description relates generally to electronic circuits and, more particularly, to the production of an RC oscillator.

Exposé de l'art antérieurPresentation of the prior art

Les oscillateurs RC sont basés sur la génération d'une rampe qui est réinitialisée par un comparateur de niveau dont la référence conditionne la période d'un signal numérique fournit par le comparateur. Structurellement, ces oscillateurs comportent des sources de courant ainsi que des éléments résistifs et capacitifs dont les valeurs varient avec la température, ce qui nuit à la stabilité de la période du signal de sortie.The RC oscillators are based on the generation of a ramp which is reset by a level comparator whose reference conditions the period of a digital signal supplied by the comparator. Structurally, these oscillators include current sources as well as resistive and capacitive elements whose values vary with temperature, which affects the stability of the period of the output signal.

Résumésummary

Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des oscillateurs RC connus.One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known RC oscillators.

Un mode de réalisation propose un oscillateur RC qui est stable en température.One embodiment provides an RC oscillator which is temperature stable.

Un mode de réalisation propose une solution particulièrement simple et ne requérant pas d'éléments de nature différente de ceux présents habituellement dans un oscillateur RC.One embodiment proposes a particularly simple solution and requiring no elements of a different nature from those usually present in an RC oscillator.

B16138FR - 17-RO-0254B16138FR - 17-RO-0254

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un oscillateur comportant :Thus, one embodiment provides an oscillator comprising:

un comparateur ;a comparator;

un générateur d'une rampe de tension dont une sortie est reliée à une première borne d'entrée du comparateur et comportant une première source de courant constant ; et une ou plusieurs deuxièmes sources de courant, connectées à la première borne d'entrée du comparateur et fournissant ou prélevant un courant proportionnel ou inversement proportionnel à la température.a generator of a voltage ramp, one output of which is connected to a first comparator input terminal and comprising a first constant current source; and one or more second current sources, connected to the first input terminal of the comparator and supplying or withdrawing a current proportional or inversely proportional to the temperature.

Selon un mode de réalisation, le générateur de rampe comporte :According to one embodiment, the ramp generator comprises:

un élément capacitif en série avec la première source de courant ; et un commutateur en parallèle sur l'élément capacitif, le commutateur étant commandé par une sortie du comparateur.a capacitive element in series with the first current source; and a switch in parallel on the capacitive element, the switch being controlled by an output of the comparator.

Selon un mode de réalisation, l'oscillateur comporte en outre un générateur d'une tension seuil dont une sortie est reliée à une deuxième borne d'entrée du comparateur.According to one embodiment, the oscillator further comprises a generator of a threshold voltage, one output of which is connected to a second input terminal of the comparator.

Selon un mode de réalisation, le générateur de tension seuil comporte une troisième source de courant en série avec une résistance, le point milieu de l'association en série étant connecté à ladite deuxième borne d'entrée du comparateur.According to one embodiment, the threshold voltage generator comprises a third current source in series with a resistor, the midpoint of the series association being connected to said second input terminal of the comparator.

Selon un mode de réalisation, l'oscillateur comprend en outre un circuit de mise en forme d'un signal de sortie du comparateur.According to one embodiment, the oscillator further comprises a circuit for shaping an output signal from the comparator.

Selon un mode de réalisation, la ou les deuxièmes sources de courant comportent chacune plusieurs sources de courant commutables.According to one embodiment, the second current source or sources each comprise several switchable current sources.

Selon un mode de réalisation, la ou les deuxièmes sources de courant sont dimensionnées pour corriger d'éventuelles dérives de la fréquence suite à des variations de température.According to one embodiment, the second current source (s) are dimensioned to correct possible frequency drifts following temperature variations.

Un mode de réalisation prévoit un circuit électronique comportant au moins un oscillateur.One embodiment provides an electronic circuit comprising at least one oscillator.

B16138ER - 17-RO-0254B16138ER - 17-RO-0254

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments made without implied limitation in relation to the attached figures, among which:

la figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple d'oscillateur RC usuel ;FIG. 1 very schematically shows an example of a conventional RC oscillator;

les figures 2A, 2B et 2C illustrent, par des chronogrammes, le fonctionnement d'un oscillateur RC ;Figures 2A, 2B and 2C illustrate, by timing diagrams, the operation of an RC oscillator;

la figure 3 représente, de façon schématique et partiellement sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un oscillateur RC ;Figure 3 shows, schematically and partially in the form of blocks, an embodiment of an RC oscillator;

la figure 4 illustre le comportement en température d'un oscillateur RC ; et la figure 5 est un exemple de réalisation d'une source de courant de correction de l'oscillateur de la figure 3. Description détailléeFIG. 4 illustrates the temperature behavior of an RC oscillator; and FIG. 5 is an exemplary embodiment of a correction current source for the oscillator of FIG. 3. Detailed description

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures qui ont été tracées, en particulier pour les chronogrammes, sans respect d'échelle. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.The same elements have been designated by the same references to the various figures which have been traced, in particular for the chronograms, without respect for scale. In particular, the structural and / or functional elements common to the various embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, l'application finale de l'oscillateur n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles des oscillateurs RC.For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments which will be described have been shown and will be detailed. In particular, the final application of the oscillator has not been detailed, the embodiments described being compatible with the usual applications of RC oscillators.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directementUnless otherwise specified, when reference is made to two elements connected to each other, this means directly connected without any intermediate element other than conductors, and when reference is made to two elements connected to each other, it means that these two elements can be directly

B16138ER - 17-RO-0254 reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.B16138ER - 17-RO-0254 connected (connected) or connected via one or more other elements.

Dans la description qui suit, sauf précision contraire, les expressions approximativement, sensiblement, et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.In the description which follows, unless stated otherwise, the expressions approximately, substantially, and of the order of mean to the nearest 10%, preferably to the nearest 5%.

La figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple d'oscillateur RC usuel.FIG. 1 very schematically shows an example of a conventional RC oscillator.

L'oscillateur comporte un comparateur 3 (par exemple, un amplificateur opérationnel) dont une première borne d'entrée, par exemple non inverseuse ou positive (+), reçoit une rampe de tension VC et dont une deuxième borne d'entrée, par exemple inverseuse ou négative (-), reçoit une tension de seuil VTH. Une borne sortie du comparateur 3 fournit le résultat de la comparaison. La sortie du comparateur 3 bascule à chaque fois que le niveau de la rampe de tension franchit le seuil VTH. La fonction d'oscillation est obtenue en réinitialisant la rampe de tension. Plus précisément, le signal de sortie V3 du comparateur 3 est utilisé pour réinitialiser la rampe de tension à chaque fois qu'elle atteint le seuil VTH, c'est-à-dire à chaque fois que la sortie bascule d'un premier état (par exemple bas) vers un deuxième état (par exemple haut) , ce qui fait rebasculer la sortie du comparateur dans le sens inverse. Ainsi, le signal de sortie du comparateur 3 a l'allure d'un signal numérique impulsionnel. Ce signal impulsionnel est périodique. Dans l'exemple représenté, le signal de sortie du comparateur 3 est mis en forme par un circuit 5 (SHAPE) dont une borne de sortie fournit, par exemple, un signal carré pouvant constituer un signal d'horloge CK.The oscillator comprises a comparator 3 (for example, an operational amplifier) of which a first input terminal, for example non-inverting or positive (+), receives a voltage ramp VC and of which a second input terminal, for example inverting or negative (-), receives a threshold voltage VTH. A terminal output from comparator 3 provides the result of the comparison. The output of comparator 3 switches every time the level of the voltage ramp crosses the VTH threshold. The oscillation function is obtained by resetting the voltage ramp. More precisely, the output signal V3 of comparator 3 is used to reset the voltage ramp each time it reaches the threshold VTH, that is to say each time the output switches from a first state ( for example low) to a second state (for example high), which switches the output of the comparator in the opposite direction. Thus, the output signal from comparator 3 has the appearance of a digital pulse signal. This pulse signal is periodic. In the example shown, the output signal from comparator 3 is shaped by a circuit 5 (SHAPE), an output terminal of which supplies, for example, a square signal which can constitute a clock signal CK.

La rampe de tension VC est obtenue à partir d'un élément capacitif, par exemple un condensateur C, chargé par une source de courant 7 de valeur constante, et déchargé à chaque impulsion de sortie du comparateur 3. La source de courant 7 et le condensateur C sont connectés en série entre deux bornes 12 et 14 d'application d'une tension continue Vdd d'alimentation,The voltage ramp VC is obtained from a capacitive element, for example a capacitor C, charged by a current source 7 of constant value, and discharged at each output pulse from comparator 3. The current source 7 and the capacitor C are connected in series between two terminals 12 and 14 for applying a DC supply voltage Vdd,

B16138ER - 17-RO-0254 la borne 14 étant à un potentiel de référence, par exemple la masse GND. Le point milieu 16 de l'association en série de la source de courant 7 et du condensateur C est connecté à la borne d'entrée positive du comparateur et, par un interrupteur K, à la borne 14 (plus généralement à l'autre électrode du condensateur C). Une borne de commande de l'interrupteur K est connectée à la sortie du comparateur 3.B16138ER - 17-RO-0254 terminal 14 being at a reference potential, for example GND ground. The midpoint 16 of the series association of the current source 7 and of the capacitor C is connected to the positive input terminal of the comparator and, by a switch K, to the terminal 14 (more generally to the other electrode of capacitor C). A control terminal of switch K is connected to the output of comparator 3.

La tension seuil VTH est obtenue à partir d'un générateur de tension, de type montage diviseur de tension ou montage de génération d'une tension de référence, constitué par exemple d'une source de courant 9 en série avec un élément résistif R entre les bornes 12 et 14. Le point milieu 18 de cette association en série est connecté à la borne d'entrée négative du comparateur 3.The threshold voltage VTH is obtained from a voltage generator, of the voltage divider assembly type or of a reference voltage generation assembly, consisting for example of a current source 9 in series with a resistive element R between terminals 12 and 14. The midpoint 18 of this series association is connected to the negative input terminal of comparator 3.

De façon simplifiée, la source de courant 9 est une résistance variable en fonction de la tension d'alimentation Vdd. Le comparateur 3 et le circuit de mise en forme 5 sont, par exemple, alimentés par la tension Vdd.In a simplified manner, the current source 9 is a variable resistor as a function of the supply voltage Vdd. The comparator 3 and the shaping circuit 5 are, for example, supplied by the voltage Vdd.

Les figures 2A, 2B et 2C illustrent, par des chronogrammes, le fonctionnement d'un oscillateur RC. La figure 2A illustre un exemple d'allure de la tension VC aux bornes du condensateur C. La figure 2B illustre un exemple d'allure correspondante du signal V3 de sortie du comparateur 3. La figure 3C illustre un exemple d'allure correspondante du signal CK d'horloge fourni par le circuit 5.Figures 2A, 2B and 2C illustrate, by timing diagrams, the operation of an RC oscillator. FIG. 2A illustrates an example of the shape of the voltage VC across the terminals of the capacitor C. FIG. 2B illustrates an example of the corresponding shape of the output signal V3 of the comparator 3. FIG. 3C illustrates an example of the corresponding shape of the signal Clock CK supplied by circuit 5.

Pour simplifier, on fera par la suite référence à des états respectivement haut (H) et bas (L) des signaux numériques de sortie du comparateur 3 et du circuit de mise en forme 5. En pratique, ces niveaux sont respectivement proches des potentiels (dans l'exemple de la figure 1, Vdd et GND) d'alimentation du comparateur 3 et du circuit 5, aux chutes de tension près dans les transistors qui les constituent.For simplicity, reference will be made thereafter to respectively high (H) and low (L) states of the digital output signals of comparator 3 and of the shaping circuit 5. In practice, these levels are respectively close to the potentials ( in the example of FIG. 1, Vdd and GND) for supplying comparator 3 and circuit 5, except for voltage drops in the transistors which constitute them.

A chaque cycle, la tension VC croit de façon approximativement linéaire (charge sous courant constant) à partir (instant tO) d'un niveau VL relativement bas par rapportAt each cycle, the voltage VC increases approximately linearly (load under constant current) from (instant tO) of a level VL relatively low compared to

B16138FR - 17-RO-0254 au niveau chargé VTH. On verra par la suite que ce niveau bas peut correspondre à un niveau approximativement nul (à la chute de tension près dans l'interrupteur K lorsque celui-ci est fermé). Lorsque le condensateur C est déchargé, la sortie du comparateur 3 est au niveau bas L.B16138FR - 17-RO-0254 at the VTH loaded level. We will see later that this low level can correspond to an approximately zero level (to the nearest voltage drop in switch K when it is closed). When the capacitor C is discharged, the output of comparator 3 is at low level L.

Lorsque la tension VC atteint le seuil VTH (instant tl), cela provoque un basculement vers l'état haut H de la sortie (tension V3) du comparateur 3. Ce basculement (instant t2) déclenche d'une part la fermeture de l'interrupteur K et, dans l'exemple représenté, le basculement de la sortie du circuit 5 (instant t3). La fermeture de l'interrupteur K provoque la décharge du condensateur C dont la tension VC chute (avec une constante de temps dépendant de la résistance série de l'interrupteur K à l'état passant). Lorsque la tension VC redescend en dessous du seuil VTH (instant t4), cela provoque un basculement (instant t5) vers l'état bas de la sortie V3 du comparateur 3. Ce basculement déclenche l'ouverture de l'interrupteur K (instant tO du cycle suivant) donc une nouvelle rampe de charge du condensateur C.When the voltage VC reaches the threshold VTH (instant tl), this causes a tilting towards the high state H of the output (voltage V3) of the comparator 3. This tilting (instant t2) triggers on the one hand the closing of the switch K and, in the example shown, the switching of the output of circuit 5 (instant t3). Closing the switch K causes the capacitor C to discharge, the voltage VC of which drops (with a time constant depending on the series resistance of the switch K in the on state). When the voltage VC drops below the threshold VTH (instant t4), this causes a switchover (instant t5) towards the low state of the output V3 of the comparator 3. This switchover triggers the opening of the switch K (instant tO of the next cycle) so a new charge ramp for capacitor C.

Les figures 2A et 2B font ressortir le temps (t2-tl) de propagation dans le comparateur 3 pour un basculement de l'état bas L vers l'état haut H, le temps de fermeture de l'interrupteur K cumulé à la durée de décharge du condensateur C (temps t4-t2), le temps (t5-t4) de propagation dans le comparateur 3 pour un basculement de l'état haut H vers l'état bas L et le temps (t0-t5, intervalle de temps entre l'instant t5 d'un cycle et l'instant tO du cycle suivant) d'ouverture de l'interrupteur K.FIGS. 2A and 2B show the propagation time (t2-tl) in the comparator 3 for switching from the low state L to the high state H, the closing time of the switch K cumulated with the duration of discharge of the capacitor C (time t4-t2), the time (t5-t4) of propagation in the comparator 3 for a switching from the high state H to the low state L and the time (t0-t5, time interval between time t5 of a cycle and time tO of the following cycle) of opening of switch K.

Tous ces retards se cumulent et la durée de chaque cycle (intervalle de temps entre deux instants tO successifs) correspond donc au temps de charge du condensateur C du niveau VL au niveau VTH majoré du retard total D (intervalle de temps entre l'instant tl d'un cycle et l'instant tO du cycle suivant).All these delays are cumulative and the duration of each cycle (time interval between two successive instants tO) therefore corresponds to the charging time of the capacitor C from the level VL to the level VTH plus the total delay D (time interval between the instant tl of a cycle and the instant tO of the following cycle).

Dans l'exemple représenté, on suppose que la combinaison de la faible résistance série de l'interrupteur K àIn the example shown, it is assumed that the combination of the low series resistance of the switch K to

B16138FR - 17-RO-0254 l'état passant, du temps de propagation dans le comparateur 3 et à de la vitesse de commutation de l'interrupteur K, engendre une durée de fermeture suffisante de l'interrupteur K pour décharger complètement le condensateur C à chaque cycle.B16138EN - 17-RO-0254 the on state, the propagation time in comparator 3 and the switching speed of switch K, generates a sufficient closing time of switch K to completely discharge the capacitor C at each cycle.

On suppose que le circuit de mise en forme 5 réalise une fonction de diviseur (de fréquence) par deux, c'est-à-dire qu'il provoque un basculement de l'état de sa sortie à chaque impulsion du signal V3 de sortie du comparateur 3. Selon la réalisation du circuit 5, celui-ci est déclenché sur front montant (cas représenté) ou sur front descendant. Dans l'exemple de la figure 2C, l'intervalle de temps entre deux instants tO successifs représente donc la demi-période de l'horloge CK. La fréquence de l'horloge CK vaut donc 1/(2(RC+D)). D'autres configurations de circuits de mise en forme peuvent être utilisés (par exemple un diviseur par 3, 4, etc.)It is assumed that the shaping circuit 5 performs a function of divider (frequency) by two, that is to say that it causes a switching of the state of its output at each pulse of the output signal V3 of comparator 3. Depending on the embodiment of circuit 5, it is triggered on a rising edge (case shown) or on a falling edge. In the example of FIG. 2C, the time interval between two successive instants t0 therefore represents the half-period of the clock CK. The frequency of the clock CK is therefore equal to 1 / (2 (RC + D)). Other configurations of shaping circuits can be used (for example a divider by 3, 4, etc.)

La stabilité en fréquence d'un oscillateur RC dépend donc de la stabilité des valeurs R, C et D. Or, toutes ces valeurs dépendent de la température. Par conséquent, un oscillateur tel que représenté en figure 1 est fortement dépendant de la température. Cela limite les applications d'un oscillateur RC, en particulier lorsque l'application requiert une horloge dont la fréquence est stable en température, pour lesquels on est aujourd'hui généralement contraint d'utiliser un oscillateur à quartz.The frequency stability of an RC oscillator therefore depends on the stability of the values R, C and D. However, all these values depend on the temperature. Consequently, an oscillator as shown in FIG. 1 is highly dependent on the temperature. This limits the applications of an RC oscillator, in particular when the application requires a clock whose frequency is stable in temperature, for which we are today generally forced to use a quartz oscillator.

La figure 3 représente, de façon schématique et partiellement sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un oscillateur RC 1.FIG. 3 represents, schematically and partially in the form of blocks, an embodiment of an RC oscillator 1.

On retrouve tous les éléments de l'oscillateur de la figure 1, à savoir :We find all the elements of the oscillator of figure 1, namely:

un comparateur 3 dont une première borne d'entrée, par exemple non inverseuse ou positive ( + ) , reçoit une rampe de tension VC et dont une deuxième borne d'entrée, par exemple inverseuse ou négative (-), reçoit une tension de seuil VTH ;a comparator 3, a first input terminal of which, for example non-inverting or positive (+), receives a voltage ramp VC and a second input terminal of which, for example inverting or negative (-), receives a threshold voltage HTV;

une source de courant 7 de valeur constante en série avec un élément capacitif, par exemple un condensateur C, entrea current source 7 of constant value in series with a capacitive element, for example a capacitor C, between

B16138FR - 17-RO-0254 deux bornes 12 et 14 d'application d'une tension continue Vdd référencée par exemple à la masse GND, le point milieu 16 de l'association en série étant connecté à l'entrée positive du comparateur 3 ;B16138EN - 17-RO-0254 two terminals 12 and 14 for applying a direct voltage Vdd referenced for example to ground GND, the midpoint 16 of the series association being connected to the positive input of comparator 3;

une source de courant 9 en série avec un élément résistif, par exemple une résistance R, entre les bornes 12 et 14, le point milieu 18 de l'association en série étant connecté à l'entrée négative du comparateur 3 ;a current source 9 in series with a resistive element, for example a resistor R, between the terminals 12 and 14, the midpoint 18 of the association in series being connected to the negative input of the comparator 3;

un interrupteur K court-circuitant les électrodes du condensateur C, commandé par la sortie du comparateur 3 ; et de préférence, un circuit de mise en forme 5 des impulsions de sortie du comparateur 3.a switch K shorting the electrodes of the capacitor C, controlled by the output of comparator 3; and preferably a circuit 5 for shaping the output pulses of comparator 3.

Selon un mode de réalisation, l'oscillateur 1 comporte en outre au moins une source de courant de correction 6, 8, injectant ou prélevant un courant sur le noeud 16. Dans l'exemple de la figure 3, on prévoit deux sources de courant 6 et 8, respectivement en parallèle sur la source de courant 7 pour injecter un courant de correction sur le noeud 16 et en parallèle sur le condensateur C pour prélever une partie du courant injecté par la source 7. La ou les sources de courant de correction sont à coefficient de température négatif ou positif, c'est-à-dire que le courant qu'elles fournissent ou prélèvent varie sensiblement linéairement avec la température, avec un coefficient positif ou négatif.According to one embodiment, the oscillator 1 also comprises at least one source of correction current 6, 8, injecting or taking a current from the node 16. In the example of FIG. 3, two current sources are provided 6 and 8, respectively in parallel on the current source 7 to inject a correction current on the node 16 and in parallel on the capacitor C to draw a part of the current injected by the source 7. The correction current source (s) are with a negative or positive temperature coefficient, that is to say that the current which they supply or take varies substantially linearly with temperature, with a positive or negative coefficient.

Le fait d'associer une source de courant à coefficient de température positif ou négatif à la source de courant constant 7 permet de compenser les dérives en températures des grandeurs R, C et D.Associating a current source with a positive or negative temperature coefficient with the constant current source 7 makes it possible to compensate for the temperature drifts of the quantities R, C and D.

Selon la nature des composants, les grandeurs R, C et D diminuent ou augments quand la température augmente.Depending on the nature of the components, the quantities R, C and D decrease or increase when the temperature increases.

Selon un mode de réalisation, la source de courant 6 fournit un courant, qui s'ajoute au courant fourni par la source de courant 7, pour charger le condensateur C. La source de courant 6 est, par exemple, à coefficient de température négatif (inversement proportionnelle à la température ou « complementaryAccording to one embodiment, the current source 6 supplies a current, which is added to the current supplied by the current source 7, to charge the capacitor C. The current source 6 is, for example, with a negative temperature coefficient (inversely proportional to temperature or "complementary

B16138FR - 17-RO-0254 to absolute température », CTAT), c'est-à-dire que le courant qu'elle fournit diminue quand la température augmente. Dans un cas où la valeur de la résistance R diminue avec la température, de même que le retard D, une telle source 6 permet de compenser cette dérive en température.B16138EN - 17-RO-0254 to absolute temperature ", CTAT), that is to say that the current which it supplies decreases when the temperature increases. In a case where the value of the resistance R decreases with temperature, as does the delay D, such a source 6 makes it possible to compensate for this temperature drift.

Selon un autre mode de réalisation, la source de courant 8 prélève un courant qui ralentit la charge du condensateur C.According to another embodiment, the current source 8 draws a current which slows down the charge of the capacitor C.

Un raisonnement similaire peut être effectué avec des sources de courant 6 et 8 à coefficients de température positif (proportionnelle à la température ou « proportional to absolute température », PTAT), c'est-à-dire qui fournissent un courant dont la valeur augmente avec la température. De même, on peut, en fonction des caractéristiques des sources de courant, mixer les différentes solutions.A similar reasoning can be carried out with current sources 6 and 8 with positive temperature coefficients (proportional to temperature or "proportional to absolute temperature", PTAT), that is to say which provide a current whose value increases with the temperature. Similarly, it is possible, depending on the characteristics of the current sources, to mix the different solutions.

Le fait d'utiliser une ou plusieurs sources de courant de correction permet de corriger des dérives en température attendues d'un montage réalisant un oscillateur RC.The fact of using one or more sources of correction current makes it possible to correct temperature drifts expected from a circuit making an RC oscillator.

La figure 4 illustre l'effet de sources de courant de correction dans la réponse en température d'un oscillateur RC.Figure 4 illustrates the effect of correction current sources in the temperature response of an RC oscillator.

Cette figure représente, de façon très schématique, l'évolution de la fréquence f du signal CK de sortie en fonction de la température T. fournir un signal CKThis figure represents, very schematically, the evolution of the frequency f of the output signal CK as a function of the temperature T. provide a signal CK

L'oscillateur 1 est dimensionné pour à une fréquence nominale fO dans des conditions de température nominales TO (typiquement, la température nominale de fonctionnement est de quelques dizaines de degrés). Selon la constitution de l'oscillateur (selon la nature des résistance, condensateur et comparateur et notamment de leurs coefficients de température positif ou négatif), une variation de température se traduit par une augmentation ou une diminution de fréquence selon que la température augmente ou diminue, ou inversement. La figure 4 illustre, par des pointillés, la plage de dérive possible en fonction de la température. Les inventeurs ont constaté que la fréquence est,The oscillator 1 is dimensioned for at a nominal frequency fO under nominal temperature conditions TO (typically, the nominal operating temperature is a few tens of degrees). According to the constitution of the oscillator (according to the nature of the resistance, capacitor and comparator and in particular of their positive or negative temperature coefficients), a variation of temperature results in an increase or a decrease in frequency according to whether the temperature increases or decreases , Or vice versa. FIG. 4 illustrates, by dotted lines, the range of possible drift as a function of the temperature. The inventors have found that the frequency is,

B16138ER - 17-RO-0254 dans un oscillateur usuel (figure 1) susceptible de varier de plusieurs pourcents (par exemple de l'ordre de 3 à 5%).B16138ER - 17-RO-0254 in a conventional oscillator (Figure 1) capable of varying by several percent (for example of the order of 3 to 5%).

En dimensionnant correctement la ou les sources de courant de correction, on parvient à réduire considérablement la sensibilité en température de l'oscillateur. Ce dimensionnementBy correctly dimensioning the correction current source or sources, it is possible to considerably reduce the temperature sensitivity of the oscillator. This sizing

est effectué à is done at la the conception du circuit, circuit design, par exemple for example en simulant by simulating le comportant comprising it de l'oscillateur sans of the oscillator without source source de of courant current de of correction et correction and en in ajustant les valeurs adjusting values du ou from where des of the courants currents de of correction. Le correction. The fait de mixer des mixing sources sources de of courant current à at

coefficients de température positif et négatif et/ou d'injecter et de tirer un courant avec des sources de courant ayant des réponses en température différentes permet d'optimiser la correction du comportement en température de l'oscillateur.positive and negative temperature coefficients and / or injecting and drawing a current with current sources having different temperature responses makes it possible to optimize the correction of the temperature behavior of the oscillator.

été sensiblement on élargitbeen significantly enlarged

Un avantage des modes de réalisation qui ont décrits est qu'en rendant l'oscillateur RC indépendant des variations de températures, considérablement la gamme d'applications possible pour un tel oscillateur. En particulier, cela permet d'utiliser un oscillateur RC là où la stabilité requise pour la fréquence générée nécessitait jusqu'à présent l'emploi d'un oscillateur à quartz ou à résonateur céramique. On peut alors tirer profit des avantages de l'oscillateur RC par rapport à un oscillateur à quartz ou à résonateur céramique en termes de faible coût et de caractère intégrable.An advantage of the embodiments which have been described is that by making the RC oscillator independent of temperature variations, considerably the range of possible applications for such an oscillator. In particular, this makes it possible to use an RC oscillator where the stability required for the generated frequency has hitherto required the use of a quartz or ceramic resonator oscillator. We can then take advantage of the advantages of the RC oscillator compared to a quartz oscillator or ceramic resonator in terms of low cost and integrable character.

Selon un mode de réalisation préféré, la correction effectuée avec la source 6 ou 8 ou avec les sources 6 et 8 est paramétrable, c'est-à-dire que chaque source de courant est constituée de plusieurs (par exemple un nombre compris entre 2 et 20) sources élémentaires connectées en parallèle.According to a preferred embodiment, the correction carried out with source 6 or 8 or with sources 6 and 8 is configurable, that is to say that each current source consists of several (for example a number between 2 and 20) elementary sources connected in parallel.

La figure 5 est un exemple de réalisation d'une source de courant de correction paramétrable, c'est-à-dire de réalisation de la source de courant, par exemple 6, de la figureFIG. 5 is an exemplary embodiment of a configurable correction current source, that is to say an embodiment of the current source, for example 6, of FIG.

3.3.

Selon cet exemple, la source de courant 6 est constituée de n sources de courant 61, 62, 6n, commutablesAccording to this example, the current source 6 consists of n current sources 61, 62, 6n, switchable

B16138ER - 17-RO-0254 individuellement (interrupteurs Kl, K2, Kn) , connectées en parallèle. Les n interrupteurs sont, par exemple, commandés par un signal numérique provenant du circuit dans lequel est intégré l'oscillateur. On utilise, par exemple, une mémoire non volatile 20 ou des registres pour stocker un mot de configuration de la source 6.B16138ER - 17-RO-0254 individually (switches Kl, K2, Kn), connected in parallel. The n switches are, for example, controlled by a digital signal from the circuit in which the oscillator is integrated. For example, a non-volatile memory 20 or registers are used to store a configuration word from the source 6.

Le cas échéant, on peut, au sein d'une même source de courant 6, utiliser des sources de courant individuelles ayant des coefficients de température positifs pour certaines et négatifs pour d'autres.Where appropriate, it is possible, within the same current source 6, to use individual current sources having positive temperature coefficients for some and negative for others.

Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, on a considéré le cas d'une génération de rampe croissante positive. Toutefois, un oscillateur similaire peur être réalisé à partir d'une génération de pente négative. De même, les potentiels et les tensions mentionnées ne sont que des exemples et peuvent être adaptés en fonction de l'application. De plus, le générateur capacitif de rampe de courant pourra prendre d'autres formes que celle décrite, par exemple, un élément capacitif dans la boucle contre-réaction d'un amplificateur opérationnel. En outre, le seuil de tension VTH peut être généré par un autre circuit, par exemple, un circuit de génération d'une tension de référence de type bandgap. Enfin, l'élément capacitif peut être constitué de plusieurs condensateurs en parallèle. L'élément résistif peut également être constitué de plusieurs résistances en parallèle et/ou en série.Particular embodiments have been described. Various variants and modifications will appear to those skilled in the art. In particular, we considered the case of a positive increasing ramp generation. However, a similar oscillator can be produced from a generation of negative slope. Likewise, the potentials and voltages mentioned are only examples and can be adapted according to the application. In addition, the capacitive current ramp generator may take other forms than that described, for example, a capacitive element in the feedback loop of an operational amplifier. In addition, the voltage threshold VTH can be generated by another circuit, for example, a circuit for generating a reference voltage of the bandgap type. Finally, the capacitive element may consist of several capacitors in parallel. The resistive element can also consist of several resistors in parallel and / or in series.

On notera que 1'homme de 1'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. Enfin, la mise en oeuvre des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus et en utilisant des circuits en eux-mêmes usuels.Note that those skilled in the art can combine various elements of these various embodiments and variants without showing inventive step. Finally, the implementation of the embodiments which have been described is within the reach of those skilled in the art on the basis of the functional indications given above and by using circuits in themselves usual.

Claims (7)

1. Oscillateur (1) comportant : un comparateur (3) ;1. Oscillator (1) comprising: a comparator (3); un générateur (7, C, K) d'une rampe de tension (VC) dont une sortie est reliée à une première borne d'entrée (+) du comparateur et comportant une première source de courant constant (7) ; et une ou plusieurs deuxièmes sources de courant (6, 8), connectées à la première borne d'entrée du comparateur et fournissant ou prélevant un courant proportionnel ou inversement proportionnel à la température.a generator (7, C, K) of a voltage ramp (VC) whose output is connected to a first input terminal (+) of the comparator and comprising a first constant current source (7); and one or more second current sources (6, 8), connected to the first input terminal of the comparator and supplying or withdrawing a current proportional or inversely proportional to the temperature. 2. Oscillateur selon la revendication 1, dans lequel le générateur de rampe comporte :2. Oscillator according to claim 1, in which the ramp generator comprises: un élément capacitif (C) en série avec la première source de courant (7) ; et un commutateur en parallèle sur 1'élément capacitif, ledit commutateur étant commandé par une sortie du comparateur (3) .a capacitive element (C) in series with the first current source (7); and a switch in parallel on the capacitive element, said switch being controlled by an output of the comparator (3). 3. Oscillateur selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un générateur (9, R) d'une tension seuil (VTH) dont une sortie est reliée à une deuxième borne d'entrée (-) du comparateur (3).3. An oscillator according to claim 1 or 2, further comprising a generator (9, R) of a threshold voltage (VTH), one output of which is connected to a second input terminal (-) of the comparator (3). 4. Oscillateur selon la revendication 3, dans lequel ledit générateur de tension seuil (VTH) comporte une troisième source de courant (9) en série avec une résistance (R), le point milieu de l'association en série étant connecté à ladite deuxième borne d'entrée (-) du comparateur (3).4. An oscillator according to claim 3, in which said threshold voltage generator (VTH) comprises a third current source (9) in series with a resistor (R), the midpoint of the association in series being connected to said second input terminal (-) of the comparator (3). 5. Oscillateur selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, comportant en outre un circuit (5) de mise en forme d'un signal de sortie du comparateur (3).5. An oscillator according to any one of claims 1 to 4, further comprising a circuit (5) for shaping an output signal from the comparator (3). 6. Oscillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la ou les deuxièmes sources de courant (6, 8) comportent chacune plusieurs sources de courant commutables.6. An oscillator according to any one of claims 1 to 5, in which the second current source or sources (6, 8) each comprise several switchable current sources. B16138FR - 17-RO-0254B16138FR - 17-RO-0254 7. Circuit électronique comportant au moins oscillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.7. Electronic circuit comprising at least one oscillator according to any one of claims 1 to 6.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2783372A1 (en) * 1998-09-14 2000-03-17 St Microelectronics Sa Temperature stabilized RC oscillator, has capacitor,comparator, and mechanism for charging and discharging capacitor with constant current in dependence on output signal
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WO2017035816A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for temperature independent oscillators

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