FR3134487A1 - Dispositif de copie d'un courant - Google Patents

Dispositif de copie d'un courant Download PDF

Info

Publication number
FR3134487A1
FR3134487A1 FR2203131A FR2203131A FR3134487A1 FR 3134487 A1 FR3134487 A1 FR 3134487A1 FR 2203131 A FR2203131 A FR 2203131A FR 2203131 A FR2203131 A FR 2203131A FR 3134487 A1 FR3134487 A1 FR 3134487A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
node
current
transistor
amplifier
mos transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2203131A
Other languages
English (en)
Inventor
Vratislav Michal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
STMicroelectronics Alps SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
STMicroelectronics Alps SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics Grenoble 2 SAS, STMicroelectronics Alps SAS filed Critical STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Priority to FR2203131A priority Critical patent/FR3134487A1/fr
Priority to US18/189,665 priority patent/US20230327621A1/en
Priority to EP23166017.6A priority patent/EP4258546A1/fr
Priority to CN202310349598.4A priority patent/CN116895320A/zh
Publication of FR3134487A1 publication Critical patent/FR3134487A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45273Mirror types
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/262Current mirrors using field-effect transistors only
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183Long tailed pairs
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45096Indexing scheme relating to differential amplifiers the difference of two signals being made by, e.g. combining two or more current mirrors, e.g. differential current mirror
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45098Two current mirrors coupled in a subtracting configuration
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45344At least one of the AAC sub-circuits being a current mirror

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Dispositif de copie d'un courant La présente description concerne un dispositif (1041 ; 1061) comprenant un nœud d'entrée (1041i ; 1061i) recevant un premier courant (I1 ; I2) un nœud de sortie (1041o ; 1061o) fournissant un deuxième courant (I3 ; I4), une première résistance (RA) connectée entre le nœud d'entrée et un premier nœud (108) recevant une tension d'alimentation (VSS), un transistor MOS (M2) ayant une source connectée au premier nœud (108) et un drain relié au nœud de sortie (1041o ; 1061o), une deuxième résistance (RS) ayant une première borne connectée à une grille du transistor MOS (M2), un circuit de polarisation (200) fournissant une tension de polarisation sur une deuxième borne de la deuxième résistance (RS), et un condensateur (C) connecté entre le nœud d'entrée (1041i ; 1061i) et la grille du premier transistor MOS (M2). Figure pour l'abrégé : Fig. 2

Description

Dispositif de copie d'un courant
La présente description concerne de façon générale des circuits électroniques et des dispositifs électroniques et, plus particulièrement, des circuits et dispositifs électroniques de copie d'un courant.
Des dispositifs de copie du courant, tels que des miroirs de courant mis en œuvre à l'aide de transistors MOS (de l'anglais "Metal Oxide Semiconductor transistors", transistors métal oxyde semiconducteur), sont connus. Ces dispositifs connus reçoivent un courant d'entrée sur un nœud d'entrée et fournissent un courant de sortie sur un nœud de sortie, de sorte que le courant de sortie soit une image du courant d'entrée. En d'autres mots, le courant de sortie est déterminé par le courant d'entrée. Par exemple, le courant de sortie est proportionnel, par exemple égal, au courant d'entrée.
Dans ces dispositifs connus, une modification de la valeur du courant d'entrée provoque une modification correspondante de la valeur du courant de sortie.
Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus de copie d'un courant.
Par exemple, dans des dispositifs connus de copie d'un courant, lorsque le courant de sortie est utilisé pour charger ou décharger un élément capacitif, lorsqu'une modification de la valeur du courant d'entrée apparaît, une modification correspondante de la valeur du courant de sortie peut être retardée par rapport à la modification de la valeur du courant d'entrée. Il serait préférable, par exemple, de réduire le retard entre la modification du courant d'entrée et la modification correspondante du courant de sortie.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus de copie d'un courant.
Un mode de réalisation propose un dispositif comprenant :
un nœud d'entrée configuré pour recevoir un premier courant ;
un nœud de sortie configuré pour fournir un deuxième courant déterminé par le premier courant ;
une première résistance ayant une première borne connectée au nœud d'entrée et une deuxième borne reliée à un premier nœud configuré pour recevoir une première tension d'alimentation ;
un premier transistor MOS ayant une source connectée au premier nœud et un drain relié au nœud de sortie du dispositif ;
une deuxième résistance ayant une première borne connectée à une grille du premier transistor MOS ;
un circuit de polarisation configuré pour fournir une tension de polarisation sur une deuxième borne de la deuxième résistance ; et
un premier condensateur connecté entre le nœud d'entrée et la grille du premier transistor MOS.
Selon un mode de réalisation, le drain du premier transistor est connecté au nœud de sortie.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un deuxième transistor MOS ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS, le deuxième transistor MOS reliant le drain du premier transistor MOS au nœud de sortie et étant connecté en série avec le premier transistor MOS.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation comprend un troisième transistor MOS ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS, le troisième transistor MOS ayant un drain et une grille connectés l'un à l'autre et une source connectée au premier nœud, la grille du troisième transistor MOS étant connectée à la deuxième borne de la deuxième résistance.
Selon un mode de réalisation, le troisième transistor MOS est connecté en série avec la première résistance.
Selon un mode de réalisation, le troisième transistor MOS a son drain connecté à la deuxième borne de la première résistance.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation comprend en outre une source de courant connectée en série avec le troisième transistor MOS.
Selon un mode de réalisation, la deuxième borne de la première résistance est connectée au premier nœud.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation comprend en outre un deuxième condensateur connecté entre la grille du troisième transistor MOS et le premier nœud.
Un mode de réalisation propose un amplificateur, par exemple un amplificateur à transconductance, comprenant :
un premier dispositif tel que décrit précédemment ;
un deuxième dispositif tel que décrit précédemment, le nœud de sortie du deuxième dispositif étant relié, de préférence connecté, à un nœud de sortie de l'amplificateur ;
une paire différentielle comprenant :
- un premier transistor MOS ayant un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée du premier dispositif et une grille connectée à une première entrée de l'amplificateur, et
- un deuxième transistor MOS ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS de la paire différentielle, un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée du deuxième dispositif et une grille connectée à une deuxième entrée de l'amplificateur ; et
une source de courant pour polariser la paire différentielle, la source de courant ayant une borne reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne de conduction de chacun des premier et deuxième transistors MOS de la paire différentielle et une autre borne reliée, de préférence connectée, à un nœud configuré pour recevoir un deuxième potentiel d'alimentation.
Un mode de réalisation propose un amplificateur, comprenant :
un premier dispositif tel que décrit précédemment ;
un deuxième dispositif tel que décrit précédemment, le nœud de sortie du deuxième dispositif étant relié, de préférence connecté, à un nœud de sortie de l'amplificateur ;
une paire différentielle comprenant :
- un premier transistor MOS ayant un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée du premier dispositif et une grille connectée à une première entrée de l'amplificateur, et
- un deuxième transistor MOS ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS de la paire différentielle, un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée du deuxième dispositif et une grille connectée à une deuxième entrée de l'amplificateur ; et
une source de courant pour polariser la paire différentielle, la source de courant ayant une borne reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne de conduction de chacun des premier et deuxième transistors MOS de la paire différentielle et une autre borne reliée, de préférence connectée, à un nœud configuré pour recevoir un deuxième potentiel d'alimentation.
Selon un mode de réalisation, l'amplificateur comprend en outre un amplificateur supplémentaire, par exemple un amplificateur à transconductance supplémentaire, ayant une première entrée reliée, de préférence connectée, à la grille du premier transistor MOS de la paire différentielle, une deuxième entrée reliée, de préférence connectée, à la grille du deuxième transistor de la paire différentielle, et une sortie reliée, de préférence connectée, au nœud de sortie de l'amplificateur.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation du premier dispositif est également le circuit de polarisation du deuxième dispositif.
Selon un mode de réalisation, l'amplificateur comprend en outre un premier circuit relié au nœud de sortie du premier dispositif, au nœud de sortie de l'amplificateur et au nœud configuré pour recevoir le deuxième potentiel d'alimentation, dans lequel le premier circuit est configuré pour recevoir le deuxième courant du premier dispositif et pour fournir un courant proportionnel à ce deuxième courant au nœud de sortie de l'amplificateur.
Selon un mode de réalisation, l'amplificateur est adapté pour mettre en œuvre une fonction de transimpédance entre ses entrées et son nœud de sortie.
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 :
la représente un circuit d'un exemple d'un amplificateur à transconductance comprenant des dispositifs connus de copie d'un courant ;
la représente un circuit d'un amplificateur à transconductance comprenant des dispositifs de copie d'un courant selon un mode de réalisation ;
la illustre avec des chronogrammes un fonctionnement de l'amplificateur de la selon un mode de réalisation ;
la représente une variante de mode de réalisation d'un dispositif de copie d'un courant ;
la représente une autre variante de mode de réalisation d'un dispositif de copie d'un courant ; et
la représente un circuit d'un amplificateur à transconductance similaire à celui de la comprenant des dispositifs de copie d'un courant selon encore une autre variante de mode de réalisation.
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. 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.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les circuits connus comprenant un dispositif de copie d'un courant n'ont pas été décrits en détail, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec ces circuits connus.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Dans la description suivante, sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à la grille d'un transistor MOS, cela signifie la grille avant du transistor MOS.
La représente un circuit d'un exemple d'un amplificateur à transconductance AMP comprenant des dispositifs connus de copie d'un courant.
L'amplificateur AMP comprend un nœud d'entrée IN1, un nœud d'entrée IN2 et un nœud de sortie OUT. L'amplificateur AMP est configuré pour fournir, sur son nœud de sortie OUT, un courant Iout représentatif d'une différence de tension entre ses nœuds IN1 et IN2.
L'amplificateur AMP comprend une paire différentielle Diff. La paire différentielle Diff comprend un transistor MOS D1 et un transistor MOS D2. Le transistor D1 a une grille connectée au nœud d'entrée IN1. Le transistor D2 a une grille connectée au nœud d'entrée IN2.
L'amplificateur AMP comprend une source de courant 100. La source de courant 100 relie un nœud 102 configuré pour recevoir une tension d'alimentation VDD à une borne de conduction de chacun des transistors D1 et D2. La source de courant 100 est configuré pour polariser la paire différentielle Diff et, plus particulièrement, pour polariser les transistors D1 et D2.
L'amplificateur AMP comprend un dispositif 104 de copie d'un courant et un dispositif 106 de copie d'un courant. De préférence, le dispositif 104 est identique au dispositif 106.
Le dispositif 104, respectivement 108, a un nœud d'entrée 104i, respectivement 106i, relié, de préférence connecté, à une borne de conduction du transistor D1, respectivement D2, l'autre borne de conduction du transistor D1, respectivement D2, étant reliée, de préférence connectée à la source de courant 100. Le nœud 104i est configuré pour recevoir un courant d'entrée I1 provenant de la paire différentielle Diff, le nœud 106i étant configuré pour recevoir un courant d'entrée I2 provenant de la paire différentielle. Le dispositif 104, respectivement 106, a un nœud de sortie 104o, respectivement 106o, configuré pour fournir un courant de sortie I3, respectivement I4. Le courant I3, respectivement I4, est déterminé par le courant I1, respectivement I2. Le dispositif 104, respectivement 106, relie la paire différentielle Diff, par exemple le transistor D1, respectivement D2, à un nœud 108 configuré pour recevoir une tension d'alimentation VSS.
Plus généralement, la paire différentielle Diff comprend une première branche commandée par le nœud d'entrée IN1 qui relie la source de courant 100 au dispositif 104 et fournit le courant I1 au dispositif 104 et une deuxième branche commandée par le nœud d'entrée IN2 qui relie la source de courant 100 au dispositif 106 et fournit le courant I2 au dispositif 106.
Le dispositif 104, respectivement 106, a son nœud d'entrée 104i, respectivement 106i, relié, de préférence connecté, à une borne de conduction du transistor D1, respectivement D2, l'autre borne de conduction du transistor D1, respectivement D2, étant reliée, de préférence connectée à la source de courant 100. Le nœud 104i est configuré pour recevoir un courant d'entrée I1 provenant de la paire différentielle Diff, le nœud 106i étant configuré pour recevoir un courant d'entrée I2 provenant de la paire différentielle Diff.
Dans l'exemple de la , la tension d'alimentation VDD est supérieure à la tension d'alimentation VSS, la tension VSS étant par exemple la masse. Dans un tel exemple, les transistors D1 et D2 sont, par exemple, des transistors PMOS, ou, en d'autres mots, des transistors MOS ayant un canal de type P. Les transistors D1 et D2 ont ainsi leurs sources respectives reliées, de préférence connectées, à la source de courant 100 et leurs drains respectifs reliés, par exemple connectés, aux nœuds respectifs 104i et 106i.
Dans l'exemple de la , les dispositifs 104 et 106 sont des sources de courant commandées en courant, CCCS, par exemple des miroirs de courant, représentées schématiquement par une première source de courant 110 recevant le courant d'entrée du dispositif et par une deuxième source de courant 112 commandée par la première source de courant 100 et fournissant le courant de sortie du dispositif. Par exemple, la source de courant 110 du dispositif 104, respectivement 106, relie le nœud 104i, respectivement 106i, au nœud 108, la source de courant 112 du dispositif 104, respectivement 106, reliant le nœud 108 au nœud 104o, respectivement 106o. Par exemple, la source de courant 112 du dispositif 104, respectivement 106, est configurée pour fournir le courant I3, respectivement I4, ayant une valeur commandée par la valeur du courant I1, respectivement I2, traversant la source de courant 100 du dispositif 104, respectivement 106.
Le nœud de sortie 106o du dispositif 106 est relié, de préférence connecté, au nœud de sortie OUT de l'amplificateur AMP. En d'autres mots, le nœud 106o est relié au nœud OUT de sorte que le courant I4 soit fourni au nœud OUT.
Le nœud de sortie 104o du dispositif 104 est relié au nœud de sortie OUT de l'amplificateur AMP. En d'autres mots, le nœud 104o est relié au nœud OUT de sorte qu'un courant I5 déterminé par le courant I3 soit fourni au nœud OUT. Le courant I5 est par exemple proportionnel, de préférence égal, au courant I3.
Ainsi, le courant Iout est déterminé par une différence entre les courants I5 et I4. Le courant Iout est fourni à une charge (non représentée) connectée au nœud de sortie OUT, par exemple une charge comprenant un élément capacitif reliant le nœud OUT au nœud 108.
L'amplificateur AMP comprend un circuit 114 reliant le nœud 104o au nœud OUT. Le circuit 114 est configuré pour recevoir le courant I3 provenant du dispositif 104 et pour fournir le courant I5 au nœud OUT, le courant I5 étant déterminé par le courant I3. Plus particulièrement, le circuit 114 est relié aux nœuds 104o, 102 et OUT.
Dans l'exemple de la , le dispositif 114 est un miroir de courant représenté schématiquement par une première source de courant 116 ayant le courant I3 qui traverse ses bornes et par une deuxième source de courant 118 commandée par la source de courant 116, donc par le courant I3, et fournissant le courant I5 au nœud OUT. Par exemple, la source de courant 116 relie le nœud 104o au nœud 102, la source de courant 118 reliant le nœud 102 au nœud OUT.
Dans l'amplificateur AMP, lorsqu'un palier de tension est appliqué entre les entrées IN1 et IN2, une modification correspondante de la tension sur le nœud de sortie OUT a une vitesse de balayage qui est limitée par la valeur de capacité du nœud OUT et la valeur du gain de transconductance gm entre la tension entre les nœuds IN1 et IN2 et le courant Iout. En outre, la bande passante de l'amplificateur AMP est également limitée par la valeur de capacité du nœud OUT et la valeur du gain de transconductance gm.
Dans les dispositifs 104 et 106, le courant I3, respectivement I4, est égal à K*I1, respectivement K*I2, K étant un coefficient de proportionnalité. La vitesse de balayage et la bande passante de l'amplificateur AMP peuvent être accrues en augmentant la valeur du coefficient K. Toutefois, cela augmente la surface occupée par les dispositifs 104 et 106 et la consommation d'énergie de l'amplificateur AMP.
La présente description propose un dispositif de copie d'un courant dans lequel une modification du courant d'entrée du dispositif conduit à une modification correspondante du courant de sortie du dispositif qui est plus rapide que dans un miroir de courant connu recevant la même notification de son courant d'entrée et ayant des transistors qui ont des dimensions similaires ou identiques aux dimensions du transistor du dispositif proposé.
Pour atteindre cet objectif, le dispositif décrit de copie d'un courant comprend une première résistance ayant une borne connectée au nœud d'entrée du dispositif décrit et une autre borne reliée à un premier nœud configuré pour recevoir une tension d'alimentation. Le courant de sortie du dispositif décrit passe dans un transistor MOS, référencé M2 dans la description suivante. Le transistor M2 a une source connectée au premier nœud, un drain relié, par exemple connecté, au nœud de sortie du dispositif décrit et une grille reliée au nœud d'entrée du dispositif décrit par un condensateur. Le dispositif décrit comprend en outre un circuit de polarisation fournissant une tension de polarisation à un deuxième nœud relié à la grille du transistor MOS M2 par une deuxième résistance. Le condensateur reliant le nœud d'entrée du dispositif décrit à la grille du transistor MOS M2 est de préférence différent d'une capacité intrinsèque ou parasite.
Ainsi, lorsqu'une modification du courant reçu par le nœud d'entrée du dispositif décrit survient, par exemple un événement transitoire correspondant à une augmentation ou à une diminution de la valeur du courant d'entrée, cette modification du courant est convertie par la première résistance en une modification de tension correspondante sur le nœud d'entrée du dispositif décrit, et est transmise sur la grille du transistor M2 par le condensateur, provoquant ainsi une modification correspondante du courant traversant le transistor MOS M2. La tension aux bornes de la deuxième résistance est non nulle pendant la modification des courants d'entrée et de sortie ou, en d'autres termes, pendant l'événement transitoire et est nulle dans un état stable dans lequel les courants d'entrée et de sortie du dispositif sont constants.
La représente un circuit d'un amplificateur à transconductance AMP1 comprenant des dispositifs de copie d'un courant selon un mode de réalisation.
L'amplificateur AMP1 est similaire à l'amplificateur AMP et seules les différences entre ces deux amplificateurs seront exposées en détail.
Plus particulièrement, l'amplificateur AMP1 diffère de l'amplificateur AMP du fait que le dispositif 104, respectivement 106, de l'amplificateur AMP est remplacé par un dispositif 1041, respectivement 1061, de copie d'un courant. De préférence, les dispositifs 1041 et 1061 sont identiques.
De façon similaire au dispositif 104, respectivement 106, le dispositif 1041, respectivement 1061, a un nœud d'entrée 1041i, configuré pour recevoir le courant d'entrée I1, respectivement I2, en provenance de la paire différentielle Diff et un nœud de sortie 1041o, respectivement 1061o, configurée pour fournir le courant I3, respectivement I4.
Ainsi, dans l'amplificateur AMP1, le nœud 1041i est connecté à la branche de la paire différentielle Diff commandée par l'entrée IN1, le nœud 1061i est connecté à la branche de la paire différentielle Diff commandée par l'entrée IN2. En outre, le nœud 1061o est relié, de préférence connecté, au nœud OUT de l'amplificateur AMP1, de sorte que le courant I4 soit fourni au nœud OUT. Le nœud 1041o est relié, de préférence connecté, au circuit 114 pour fournir un courant I3 au circuit 114 qui, à son tour, fournit un courant I5 au nœud OUT.
Chacun des dispositifs 1041 et 1061 comprend deux résistances RA et RS, un condensateur C et un transistor MOS M2.
La source du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, est connectée au nœud 108. Le drain du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, est reliée au nœud 1041o, respectivement 1061o, du dispositif 1041, respectivement 1061.
Plus particulièrement, dans un mode de réalisation, comme cela est représenté en , le drain du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, est connecté au nœud 1041o, respectivement 1061o du dispositif 1041, respectivement 1061.
Dans l'exemple de la , comme la tension VDD est supérieure à la tension VSS, les tensions aux nœuds 1041i et 1041o du dispositif 1041 et les tensions aux nœuds 1061i et 1061o du dispositif 1061 sont supérieures à la tension VSS. Ainsi, le transistor M2 de chaque dispositif 1041, 1061 est un transistor NMOS ou, en d'autres mots, un transistor MOS ayant un canal de type N.
Le condensateur C du dispositif 1041, respectivement 1061, relie le nœud d'entrée 1041i, respectivement 1061i, la grille du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061. Le condensateur C peut être mis en œuvre en utilisant un ou plusieurs composants capacitifs.
La résistance RA du dispositif 1041, respectivement 1061, a une première borne connectée au nœud d'entrée 1041i, respectivement 1061i, du dispositif 1041, respectivement 1061. La deuxième borne de la résistance RA du dispositif 1041, respectivement 1061, est reliée au nœud 108. La résistance RA peut être mise en œuvre en utilisant un ou plusieurs composants résistifs.
La résistance RS du dispositif 1041, respectivement 1061, a une première borne connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, la deuxième borne de la résistance RS du dispositif 1041, respectivement 1061, étant configurée pour recevoir une tension de polarisation provenant d'un circuit de polarisation 200 du dispositif 1041, respectivement 1061. La résistance RS peut être mise en œuvre en utilisant un ou plusieurs composants résistifs.
Le circuit de polarisation 200 de de chaque dispositif 1041 et 1061 comprend un transistor MOS M1 ayant un canal du même type que celui du transistor MOS M2. Le transistor M1 du dispositif 1041, respectivement 1061, a une grille connectée à la résistance RS du dispositif 1041, respectivement 1061, et, plus particulièrement, à la borne du résistance RS opposée à la borne de la résistance RS connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061. En outre, chaque transistor M1 a sa grille et son drain connectés l'un à l'autre. En d'autres mots, chaque transistor M1 est monté en diode.
Dans un mode de réalisation, comme cela est représenté en , le circuit de polarisation 200 du dispositif 1041, respectivement 1061, relie la résistance RA du dispositif 1041, respectivement 1061, au nœud 108.
Plus particulièrement, dans le mode de réalisation représenté en , le transistor M1 du dispositif 1041, respectivement 1061, est connecté en série avec la résistance RA du dispositif 1041, respectivement 1061. Par exemple, les drain et source interconnectés du transistor M1 du dispositif 1041, respectivement 1061, sont connectés à la résistance RA et, plus particulièrement, à la borne de la résistance RA opposée à la borne de la résistance RA connectée au nœud 1041i, respectivement 1061i.
La représente avec des formes d'onde un fonctionnement de l'amplificateur AMP1 de la selon un mode de réalisation.
Plus particulièrement, en :
- une forme d'onde 300 représente la variation du courant Iout en fonction du temps t dans l'amplificateur AMP1 ;
- une forme d'onde 302 représente la variation du courant Iout en fonction du temps t dans l'amplificateur AMP dans lequel des dispositifs 104 et 106 sont similaires aux dispositifs respectifs 1041 et 1061 si ce n'est que les résistances RA, les résistances RS et les condensateurs C sont omis ;
- une forme d'onde 304 représente la variation, en fonction du temps t, de la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1041 de l'amplificateur AMP1 ;
- une forme d'onde 306 représente la variation, en fonction du temps t, de la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 104 de l'amplificateur AMP dans lequel le dispositif 104 est similaire au dispositif 1041, si ce n'est que la résistance RA, la résistance RS et le condensateur C sont omis ;
- une forme d'onde 308 représente la variation, en fonction du temps t, de la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1061 de l'amplificateur AMP1 ; et
- une forme d'onde 310 représente la variation, en fonction du temps t, de la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 106 de l'amplificateur AMP dans lequel le dispositif 106 est similaire au dispositif 1061, si ce n'est que la résistance RA, la résistance RS et le condensateur C sont omis.
En , entre des instants successifs t0 et t1, les amplificateurs AMP et AMP1 sont dans des états stables identiques, la tension entre les entrées IN1 et IN2 de chaque amplificateur AMP, AMP1 étant constante et le courant Iout de chaque amplificateur AMP, AMP1 étant constant et déterminé par la tension entre les entrées IN1 et IN2.
A l'instant t1, un palier de tension est appliqué entre les entrées IN1 et IN2. Dans l'exemple de la , le palier de tension correspond à une augmentation de la tension sur l'entrée IN2 alors que la tension sur l'entrée IN1 n'est pas modifiée. Cela provoque une augmentation du courant I1 et une diminution du courant I2.
Dans l'amplificateur AMP, l'augmentation du courant I1 provoque une augmentation de la tension aux bornes du transistor M1 du dispositif 104, donc de la tension sur la grille du transistor M2 de ce dispositif 104. Inversement, la diminution du courant I2 provoque une diminution de la tension aux bornes du transistor M1 du dispositif 106, donc de la tension sur la grille du transistor M2 de ce dispositif 106. Il s'ensuit que le courant I3 augmente et que le courant I4 diminue, provoquant une augmentation par palier du courant Iout de l'amplificateur AMP.
Le même phénomène se produit dans l'amplificateur AMP1, mais, à cause des résistances RA des dispositifs 1041 et 1061, l'augmentation de tension sur le nœud 1041i est supérieure à l'augmentation de tension sur le nœud 104i de l'amplificateur AMP et la diminution de tension sur le nœud 1061i est supérieure à la diminution de tension sur le nœud 106 de l'amplificateur AMP. En outre, comme les variations de tension sur les nœuds 1041i et 1061i sont transmises par les condensateurs C à la grille des transistors M2 des dispositifs respectifs 1041 et 1061, l'augmentation de la tension sur la grille du transistor M2 est plus grande dans le dispositif 1041 (voir la courbe 304) que dans le dispositif 104 (voir la courbe 306), et la diminution de la tension sur la grille du transistor M2 est plus grande dans le dispositif 1061 (voir la courbe 308) que dans le dispositif 106 (voir la courbe 310). En conséquence, l'augmentation du courant Iout est plus grande dans l'amplificateur AMP1 (voir la courbe 300) que dans l'amplificateur AMP (voir la courbe 302).
A partir de l'instant t1, la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, diminue, respectivement augmente, jusqu'à être égale à la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 104, respectivement 106, à une vitesse au moins partiellement déterminée par la valeur du condensateur C. En d'autres mots, à partir de l'instant t1, la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1041, respectivement 1061, diminue, respectivement augmente, jusqu'à ce que le dispositif 1041, respectivement 1061, soit dans un état stable.
Ainsi, lorsqu'une modification de la tension entre des entrées IN1 et IN2 provoque une augmentation du courant Iout, une charge capacitive connectée au nœud OUT de l'amplificateur AMP1 est chargée plus rapidement que si cette charge était connectée au nœud OUT de l'amplificateur AMP.
A un instant t2 postérieur à l'instant t1, un nouveau palier de tension est appliqué entre les entrées IN1 et IN2. Dans l'exemple de la , ce palier de tension correspond à une diminution de la tension sur l'entrée IN2 alors que la tension sur l'entrée IN1 n'est pas modifiée. Cela provoque une diminution du courant I1 et une augmentation du courant I2.
Dans l'amplificateur AMP, l'augmentation du courant I2 provoque une augmentation de la tension aux bornes du transistor M1 du dispositif 106, donc de la tension sur la grille du transistor M2 de ce dispositif 106. Inversement, la diminution du courant I1 provoque une diminution de la tension aux bornes du transistor M1 du dispositif 104, donc de la tension sur la grille du transistor M2 de ce dispositif 104. Il en résulte que le courant I4 augmente et que le courant I3 diminue, provoquant une diminution du courant Iout de l'amplificateur AMP.
Le même phénomène se produit dans l'amplificateur AMP1, mais, à cause des résistances RA, l'augmentation de tension sur le nœud 1061i est supérieure à celle sur le nœud 106i et la diminution de tension sur le nœud 1041i est supérieure à celle sur le nœud 104i. Comme des variations de tension sur les nœuds 1041i et 1061i sont transmises par les condensateurs C aux grilles des transistors M2 des dispositifs respectifs 1041 et 1061, l'augmentation de tension sur la grille du transistor M2 est plus grande dans le dispositif 1061 (voir la courbe 308) que dans le dispositif 106 (voir la courbe 310), et la diminution de tension sur la grille du transistor M2 est plus grande dans le dispositif 1041 (voir la courbe 304) que dans le dispositif 104 (voir la courbe 306). En conséquence, la diminution du courant Iout est plus grande dans l'amplificateur AMP1 (voir la courbe 300) que dans l'amplificateur AMP (voir la courbe 302).
A partir de l'instant t2, la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1061, respectivement 1041, diminue, respectivement augmente, jusqu'à être égale à la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 106, respectivement 104, à une vitesse au moins partiellement déterminée par la valeur du condensateur C. En d'autres mots, à partir de l'instant t2, la tension sur la grille du transistor M2 du dispositif 1061, respectivement 1041, diminue, respectivement augmente, jusqu'à ce que le dispositif 1061, respectivement 1041, soit dans un état stable.
Ainsi, lorsqu'une modification de la tension entre les entrées IN1 et IN2 provoque une diminution du courant Iout, une charge capacitive connectée au nœud OUT de l'amplificateur AMP1 est déchargée plus rapidement que si la charge était connectée au nœud OUT de l'amplificateur AMP.
Ainsi, les dispositifs 1041 et 1061 permettent d'augmenter la vitesse de balayage de l'amplificateur AMP1 par rapport à celle de l'amplificateur AMP. Des dispositifs 1041 et 1061 permettent en outre d'augmenter le gain de l'amplificateur AMP1 dans la bande de fréquence médiane par rapport à celui de l'amplificateur AMP, tout en laissant le gain dans la bande de fréquence basse ou, en d'autres mots, le gain DC, de l'amplificateur AMP1 inchangé par rapport à celui de l'amplificateur AMP.
En outre, les dispositifs 1041 et 1061 permettent d'augmenter le gain de transconductance gm pendant un événement transitoire par rapport à celui de l'amplificateur AMP.
La représente une variante de mode de réalisation du dispositif 1041 de l'amplificateur AMP1, étant entendu que, lorsque le dispositif 1041 de la remplace le dispositif 1041 de la , le dispositif 1061 de la est également remplacé par un dispositif 1061 similaire ou identique au dispositif 1041 de la .
Plus particulièrement, par rapport au dispositif 1041 de la , le dispositif 1041 de la comprend en outre un transistor MOS M2b reliant le drain du transistor M2 au nœud 1401o. Le transistor M2b a un canal du même type que celui du transistor M2. Les transistors M2 et M2b sont connectées en série entre des nœuds 108 et 1041o. Par exemple, la source du transistor M2b est connectée au drain du transistor M2 et le drain du transistor M2b est connecté au nœud 1401.
La grille du transistor M2b est configuré pour recevoir une tension de polarisation Vb, telle que le transistor M2b fonctionne à saturation.
Le transistor M2b permet d'augmenter l'impédance de sortie du dispositif 1041 de la par rapport à celle du dispositif 1041 de la . Augmenter l'impédance de sortie du dispositif 1041 permet d'augmenter le gain de l'amplificateur AMP1. Les transistors M2 et M2b constituent par exemple une structure cascode.
Dans un mode de réalisation, représenté en , le dispositif 1041 comprend en outre un transistor MOS M1b ayant un canal du même type que celui du transistor M2b. Le transistor M1b relie le transistor M1 à la résistance RA et a sa grille connectée à la grille du transistor M2b ou, en d'autres mots, à un nœud 400 connecté à la grille du transistor M2b et configuré pour recevoir la tension Vb. Le transistor M1b est connecté en série avec le transistor M1. Le transistor M1b est monté en diode, sa grille et son drain étant connectés l'un à l'autre. Par exemple, la source du transistor M1b est connectée au drain du transistor M1 et le drain du transistor M1b est connecté au nœud 1041i.
La représente une autre variante de mode de réalisation du dispositif 1041 de l'amplificateur AMP1, étant entendu que, lorsque le dispositif 1041 de la remplace le dispositif 1041 de la , le dispositif 1061 de la est également remplacé par un dispositif 1061 similaire ou identique au dispositif 1041 de la .
Le dispositif 1041 de la est similaire à celui de la et seules les différences entre ces dispositifs sont décrites ici.
Afin d'éviter la chute de tension aux bornes du transistor M1b du dispositif 1041 de la , ce qui implique une tension plus élevée sur le nœud 1041i pour assurer que les deux transistors M1b et M1 fonctionnent à saturation dans le dispositif 1041 de la , dans le dispositif 1041 de la , le transistor M1b est omis et le transistor M1 est connecté à la résistance RA. Dans le dispositif 1041 de la , le transistor M1b est remplacé par un circuit de polarisation 500 configuré pour polariser la grille du transistor M2b. Le circuit de polarisation 500 est configuré pour fournir la tension de polarisation Vb à la grille du transistor M2b.
Selon un mode de réalisation, représenté en , le circuit 500 comprend une source de courant 502 et deux transistors MOS M3 et M4 en série entre la source de courant 502 et le nœud 108. Par exemple, la source du transistor M3 est connectée au drain du transistor M4, la source du transistor M4 étant connectée au nœud 108.
Les transistors M3 et M4 ont des canaux du même type que le canal des transistors M2 et M2b. Par exemple, la taille du transistor M3 est identique à la taille du transistor M1b de la et la taille du transistor M4 est identique à la taille du transistor M1.
La source de courant 502 est connectée entre le nœud 102 et le transistor M3. Par exemple, la source de courant 502 a une première borne connectée au nœud 102 et une deuxième borne connectée au drain du transistor M3. Par exemple, la source de courant 502 est configurée pour fournir un courant ayant la moitié de la valeur du courant fourni par la source de courant 100 de l'amplificateur AMP1 ( ).
Les transistors M3 et M4 sont montés chacun en diode, le drain du transistor M3 étant connecté à la grille du transistor M3 et le drain du transistor M4 étant connecté à la grille du transistor M4.
La grille du transistor M3 est connectée à la grille du transistor M2b.
Un condensateur (non représenté en ) peut être connecté entre la grille du transistor M2b et le nœud 108.
Bien qu'un mode de réalisation spécifique du circuit 500 a été décrit en relation avec la , la personne du métier sera capable de mettre en œuvre un autre circuit de polarisation 500 fournissant la tension Vb sur la grille du transistor M2b, par exemple avec un générateur de tension connecté à la grille du transistor M2b et configuré pour fournir la tension Vb.
En outre, lorsque les dispositifs 1041 et 1061 de l'amplificateur AMP1 de la sont mis en œuvre de la façon décrite en relation avec la , ces deux dispositifs 1041 et 1061 peuvent partager le même circuit de polarisation 500 ou, en d'autres mots, le circuit de polarisation 500 du dispositif 1041 peut également être le circuit de polarisation du dispositif 1061.
La représente un circuit d'un amplificateur à transconductance AMP1 similaire à celui de la , l'amplificateur AMP1 comprenant deux dispositifs de copie d'un courant selon encore une autre variante de mode de réalisation.
Plus particulièrement, l'amplificateur AMP1 de la diffère de l'amplificateur AMP1 de la par la mise en œuvre de ses dispositifs 1041 et 1061. Les dispositifs 1041 et 1061 de la sont similaires à ceux de la et seules les différences entre ces dispositifs sont décrites ici.
Plus particulièrement, par rapport aux dispositifs 1041 et 1061 décrits précédemment, dans chacun des dispositifs 1041 et 1061 de la , le circuit de polarisation 200 est remplacé par un circuit de polarisation 201.
Dans le mode de réalisation représenté en , le circuit de polarisation 201 du dispositif 1041 est également le circuit de polarisation du dispositif 1061 ou, en d'autres mots, les deux dispositifs 1041 et 1061 partagent le même circuit de polarisation 201. Toutefois, dans des variantes de mode de réalisation non représentées, chaque dispositif 1041, 1061 a son propre circuit de polarisation 201 dédié.
Le circuit de polarisation 201 du dispositif 1041 est configuré pour fournir une tension de polarisation à la résistance RS du dispositif 1041, sur une borne de la résistance RS opposée à la borne de la résistance RS connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1041. Dans le mode de réalisation de la , le circuit de polarisation 201 fournit également la tension de polarisation à la résistance RS du dispositif 1061, sur une borne de la résistance RS opposée à la borne de la résistance RS connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1061. Toutefois, dans des variantes de mode de réalisation (non représentées), le dispositif 1041 comprend un circuit de polarisation 201 configuré pour fournir la tension de polarisation à la résistance RS du dispositif 1041, et le dispositif 1061 comprend un autre circuit de polarisation 201 configuré pour fournir la tension de polarisation à la résistance RS du dispositif 1061.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation 201 comprend, comme circuit de polarisation 200, le transistor MOS M1 ayant un canal du même type que celui du transistor MOS M2. Le transistor M1 du circuit 201 a sa grille et son drain connectés l'un à l'autre ou, en d'autres mots, le transistor M1 est monté en diode. La source du transistor M1 est connectée au nœud 108. La grille du transistor M1 du circuit 201 du dispositif 1041 est connectée à la résistance RS du dispositif 1041 et, plus particulièrement, à la borne de la résistance RS opposée à la borne de la résistance RS connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1041. Dans le mode de réalisation représenté en dans lequel les dispositifs 1041 et 1061 partagent le même circuit de polarisation 201, la grille du transistor M1 est également connectée à la résistance RS du dispositif 1061 et, plus particulièrement, à la borne de la résistance RS opposée à la borne de la résistance RS connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1061.
Par rapport au circuit de polarisation 200 du dispositif 1041, le circuit de polarisation 201 du circuit 1041 n'est pas connecté en série avec la résistance RA du dispositif 1041. Plus particulièrement, le transistor M1 du circuit de polarisation du dispositif 1041, respectivement 1061, n'est pas connecté en série avec la résistance RA de ce dispositif. A la place, la résistance RA de chaque dispositif 1041, 1061 est connectée au nœud 108.
Le circuit de polarisation 201 comprend en outre une source de courant 600. La source de courant 600 est connectée en série avec le transistor M1. La source de courant 600 relie le drain du transistor M1 au nœud 102. Par exemple, la source 600 a une première borne connectée au nœud 102, et une deuxième borne reliée, par exemple connectée comme cela est représenté en , au drain du transistor M1. Par exemple, la source de courant 600 est configurée pour fournir un courant ayant la moitié de la valeur du courant fourni par la source de courant 100.
Un condensateur C1 peut être connecté entre la grille du transistor M1 et le nœud 108. Dans d'autres exemples, le condensateur C1 est omis.
Dans le mode de réalisation de la , comme le transistor M1 n'est pas connecté en série avec une résistance RA, la chute de tension aux bornes de la résistance RA due à une modification de la tension entre IN1 et IN2 peut être plus grande, tout en assurant que D1 et D2 fonctionnent toujours à saturation par exemple avec une tension de mode commun plus faible. Cela permet une augmentation ou diminution plus grande de la tension sur la grille du transistor M2 que par rapport aux dispositifs décrits précédemment 1041 et 1061, donc une réponse plus rapide à des événements transitoires. En outre, comme tout le courant transitoire d'entrée est utilisé pour augmenter la tension de grille du transistor M2, la réponse à des événements transitoires est encore accrue.
Dans chaque dispositif 1041, 1061 de la , la composante alternative AC, ou composante transitoire, du courant de sortie du dispositif est déterminée par la composante alternative AC du courant d'entrée du dispositif. Toutefois, la composante continue DC, ou composante d'état stable, du courant de sortie de chaque dispositif 1041, 1061 de la n'est pas déterminée par la valeur continue DC du courant d'entrée du dispositif, mais par contre par le circuit de polarisation 201. En d'autres mots, chaque dispositif 1041, 1061 de la permet de copier un courant AC ou transitoire reçu sur son nœud d'entrée à son nœud de sortie, mais la valeur d'état stable ou DC de son courant de sortie n'est pas déterminée par la valeur d'état stable ou DC de son courant d'entrée, mais par contre par le circuit de polarisation 201.
Ainsi, lorsque les dispositifs 1041 et 1061 de la sont mis en œuvre dans l'amplificateur AMP1, la valeur DC, ou valeur d'état stable, du courant Iout est déterminée par la valeur DC, ou valeur d'état stable, de la tension d'entrée entre IN1 et IN2 grâce à un amplificateur supplémentaire AMP3.
L'amplificateur de polarisation AMP3, par exemple un amplificateur à transimpédance, fait partie de l'amplificateur AMP1. L'amplificateur AMP3 a une entrée connectée à l'entrée IN1, une entrée supplémentaire connectée à l'entrée IN2 et une sortie connectée au nœud OUT. L'amplificateur de polarisation AMP3 est configuré pour déterminer la valeur d'état stable, ou valeur DC, du courant Iout sur la base de la valeur d'état stable, ou composante continue DC, de la tension entre les nœuds IN1 et IN2.
Bien que, dans l'exemple de la , le transistor M2 de chaque dispositif 1041, 1061 ait son drain connecté au nœud de sortie 1041o, respectivement 1061o, du dispositif, dans d'autres exemples (non représentés), le dispositif 1041, respectivement 1061, peut en outre comprendre le transistor M2b, comme cela a été décrit précédemment en relation avec la .
Dans un tel cas, dans chaque dispositif 1041, 1061, le transistor M2 est relié, au nœud de sortie du dispositif par le transistor M2b, comme cela a été décrit précédemment en relation avec la . En outre, chacun des dispositifs 1041 et 1061 peut comprendre son propre circuit 500 pour polariser la grille de son transistor M2b ou, selon une variante, un seul circuit 500 est partagé entre les deux dispositifs 1041 et 1061 et polarise la grille des transistors M2b de ces deux dispositifs 1041 et 1061.
Selon une variante, lorsque le transistor M2 des dispositifs 1041, respectivement 1061, est relié au nœud 1041o, respectivement 1061o, par un transistor correspondant M2b, au lieu de prévoir un circuit de polarisation 500, le circuit de polarisation 201 du dispositif comprend en outre le transistor M3 décrit en relation avec la qui est connecté en série avec le transistor M1 et la source de courant 600. Le transistor M3 est monté en diode et a sa grille connectée à la grille du transistor M2b. Dans cette variante, le circuit de polarisation 201 permet également de polariser la grille du transistor M2b. Chacun des dispositifs 1041 et 1061 peut comprendre son propre circuit 201 pour polariser les grilles de ses deux transistors M2 et M2b, ou les dispositifs 1041 et 1061 peuvent partager un seul circuit 201 pour polariser leurs transistors M2 et M2b.
Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, l'amplificateur AMP1 est de préférence utilisé comme amplificateur à transimpédance. Toutefois, l'amplificateur AMP1 peut également être utilisé comme comparateur. Dans ce dernier cas, lorsque les transistors M2 des dispositifs 1041 et 1061 sont polarisés chacun par un circuit correspondant 200 comprenant le transistor M1, une fonctionnalité d'hystérésis peut être mise en œuvre, par exemple, en ajoutant deux transistors MOS supplémentaires ayant le même type de canal que celui du transistor M1, un premier de ces deux transistors supplémentaires ayant une source reliée, de préférence connectée au nœud 108, une grille connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1041 et un drain relié, de préférence connecté, au nœud 1061i, un deuxième de ces deux transistors supplémentaires ayant une source reliée, de préférence connectée au nœud 108, une grille connectée à la grille du transistor M2 du dispositif 1061 et un drain relié, de préférence connecté, au nœud 1041i.
En outre, bien que les dispositifs 1041 et 1061 aient été décrits comme faisant partie de l'amplificateur AMP1, chacun des dispositifs 1041 et 1061 peut être utilisé pour mettre en œuvre un miroir de courant dans des circuits autres qu'un amplificateur à transconductance, en particulier lorsque la grille du transistor M2 du dispositif est polarisée par un circuit 200.
En outre, bien que le circuit 114 de l'amplificateur AMP1 puisse être un miroir de courant connu, il pourrait également être mis en œuvre par un dispositif similaire au dispositif 1041 décrit précédemment dans lequel le nœud 108 est remplacé par le nœud 102 et les transistors du dispositif sont des transistors PMOS.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, dans l'exemple décrit précédemment, la tension VDD sur le nœud 102 est supérieure à la tension VSS sur le nœud 108. Dans d'autres exemples (non représentés), la tension VDD sur le nœud 102 est inférieure à la tension VSS sur le nœud 108, et le type de canal de tous les transistors décrits est inversé, les transistors à canal de type P devenant des transistors à canal de type N et les transistors à canal de type N devenant des transistors à canal de type P. Plus généralement, lorsque les tensions sur les nœuds 1041i et 1041o, respectivement 1061i et 1061o, du dispositif 1041, respectivement 1061, sont inférieures à la tension VSS sur le nœud 108, les transistors du dispositif 1041, respectivement 1061, sont des transistors PMOS au lieu des transistors NMOS comme dans les exemples précédemment décrits.
Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, les valeurs des courants fournies par les sources de courant 502 et 600 ne sont pas limitées aux exemples exposés précédemment, et la personne du métier saura mettre en œuvre les circuits de polarisation 201 et 500 avec d'autres valeurs de courant.

Claims (15)

  1. Dispositif de copie d'un courant (1041 ; 1061) comprenant :
    un nœud d'entrée (1041i ; 1061i) configuré pour recevoir un premier courant (I1 ; I2) ;
    un nœud de sortie (1041o ; 1061o) configuré pour fournir un deuxième courant (I3 ; I4) déterminé par le premier courant ;
    une première résistance (RA) ayant une première borne connectée au nœud d'entrée et une deuxième borne reliée à un premier nœud (108) configuré pour recevoir une première tension d'alimentation (VSS) ;
    un premier transistor MOS (M2) ayant une source connectée au premier nœud (108) et un drain relié au nœud de sortie (1041o ; 1061o) du dispositif ;
    une deuxième résistance (RS) ayant une première borne connectée à une grille du premier transistor MOS (M2) ;
    un circuit de polarisation (200 ; 201) configuré pour fournir une tension de polarisation sur une deuxième borne de la deuxième résistance (RS) ; et
    un premier condensateur (C) connecté entre le nœud d'entrée (1041i ; 1061i) et la grille du premier transistor MOS (M2).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le drain du premier transistor (M2) est connecté au nœud de sortie (1041o ; 1061o).
  3. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre un deuxième transistor MOS (M2b) ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS (M2), le deuxième transistor MOS (M2b) reliant le drain du premier transistor MOS (M2) au nœud de sortie (1041o ; 1061o) et étant connecté en série avec le premier transistor MOS (M2).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de polarisation (200 ; 201) comprend un troisième transistor MOS (M1) ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS (M2), le troisième transistor MOS (M1) ayant un drain et une grille connectés l'un à l'autre et une source connectée au premier nœud (108), la grille du troisième transistor MOS (M1) étant connectée à la deuxième borne de la deuxième résistance (RS).
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le troisième transistor MOS (M1) est connecté en série avec la première résistance (RA).
  6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le troisième transistor MOS (M1) a son drain connecté à la deuxième borne de la première résistance (RA).
  7. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le circuit de polarisation (201) comprend en outre une source de courant (600) connectée en série avec le troisième transistor MOS (M1).
  8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la deuxième borne de la première résistance (RA) est connectée au premier nœud (108).
  9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le circuit de polarisation (201) comprend en outre un deuxième condensateur (C1) connecté entre la grille du troisième transistor MOS (M1) et le premier nœud (108).
  10. Amplificateur (AMP1), comprenant :
    un premier dispositif (1041) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ;
    un deuxième dispositif (1061) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le nœud de sortie (1061o) du deuxième dispositif (1061) étant relié, de préférence connecté, à un nœud de sortie (OUT) de l'amplificateur (AMP1) ;
    une paire différentielle (Diff) comprenant :
    - un premier transistor MOS (D1) ayant un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée (1041i) du premier dispositif (1041) et une grille connectée à une première entrée (IN1) de l'amplificateur (AMP1), et
    - un deuxième transistor MOS (D2) ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS (D1) de la paire différentielle (Diff), un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée (1061i) du deuxième dispositif (1061) et une grille connectée à une deuxième entrée (IN2) de l'amplificateur (AMP1) ; et
    une source de courant (100) pour polariser la paire différentielle (Diff), la source de courant ayant une borne reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne de conduction de chacun des premier et deuxième transistors MOS (D1, D2) de la paire différentielle (Diff) et une autre borne reliée, de préférence connectée, à un nœud (102) configuré pour recevoir un deuxième potentiel d'alimentation (VDD).
  11. Amplificateur, comprenant :
    un premier dispositif (1041) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 ;
    un deuxième dispositif (1061) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, le nœud de sortie (1061o) du deuxième dispositif (1061) étant relié, de préférence connecté, à un nœud de sortie (OUT) de l'amplificateur (AMP1) ;
    une paire différentielle (Diff) comprenant :
    - un premier transistor MOS (D1) ayant un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée (1041i) du premier dispositif (1041) et une grille connectée à une première entrée (IN1) de l'amplificateur (AMP1), et
    - un deuxième transistor MOS (D2) ayant un canal du même type que le canal du premier transistor MOS (D1) de la paire différentielle (Diff), un premier nœud de conduction relié, de préférence connecté, au nœud d'entrée (1061i) du deuxième dispositif (1061) et une grille connectée à une deuxième entrée (IN2) de l'amplificateur (AMP1) ; et
    une source de courant (100) pour polariser la paire différentielle (Diff), la source de courant ayant une borne reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne de conduction de chacun des premier et deuxième transistors MOS (D1, D2) de la paire différentielle (Diff) et une autre borne reliée, de préférence connectée, à un nœud (102) configuré pour recevoir un deuxième potentiel d'alimentation (VDD).
  12. Amplificateur selon la revendication 11, comprenant en outre un amplificateur supplémentaire (AMP3) ayant une première entrée reliée, de préférence connectée, à la grille du premier transistor MOS (D1) de la paire différentielle (Diff), une deuxième entrée reliée, de préférence connectée, à la grille du deuxième transistor (D2) de la paire différentielle (Diff), et une sortie reliée, de préférence connectée, au nœud de sortie (OUT) de l'amplificateur (AMP1).
  13. Amplificateur selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le circuit de polarisation (201) du premier dispositif (1041) est également le circuit de polarisation du deuxième dispositif (1061).
  14. Amplificateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, comprenant en outre un premier circuit (114) relié au nœud de sortie (1041o) du premier dispositif (1041), au nœud de sortie (OUT) de l'amplificateur (AMP1) et au nœud (102) configuré pour recevoir le deuxième potentiel d'alimentation (VDD), dans lequel le premier circuit (114) est configuré pour recevoir le deuxième courant (I3) du premier dispositif (1041) et pour fournir un courant (I5) proportionnel à ce deuxième courant (I3) au nœud de sortie (OUT) de l'amplificateur (AMP).
  15. Amplificateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, adapté pour mettre en œuvre une fonction de transimpédance entre ses entrées (IN1, IN2) et son nœud de sortie (OUT).
FR2203131A 2022-04-06 2022-04-06 Dispositif de copie d'un courant Pending FR3134487A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203131A FR3134487A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Dispositif de copie d'un courant
US18/189,665 US20230327621A1 (en) 2022-04-06 2023-03-24 Device for copying a current
EP23166017.6A EP4258546A1 (fr) 2022-04-06 2023-03-31 Dispositif pour copier un courant
CN202310349598.4A CN116895320A (zh) 2022-04-06 2023-04-04 用于复制电流的器件

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203131 2022-04-06
FR2203131A FR3134487A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Dispositif de copie d'un courant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3134487A1 true FR3134487A1 (fr) 2023-10-13

Family

ID=82482901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2203131A Pending FR3134487A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Dispositif de copie d'un courant

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230327621A1 (fr)
EP (1) EP4258546A1 (fr)
CN (1) CN116895320A (fr)
FR (1) FR3134487A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI795870B (zh) * 2020-11-06 2023-03-11 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 影像感測器以及影像感測方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3958135A (en) * 1975-08-07 1976-05-18 Rca Corporation Current mirror amplifiers
EP0203700A2 (fr) * 1985-04-19 1986-12-03 Advanced Micro Devices, Inc. Convertisseur de niveau logique

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3958135A (en) * 1975-08-07 1976-05-18 Rca Corporation Current mirror amplifiers
EP0203700A2 (fr) * 1985-04-19 1986-12-03 Advanced Micro Devices, Inc. Convertisseur de niveau logique

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIVES L N ET AL: "Frequency behavior of classical current mirrors", ELECTRONICS, CIRCUITS AND SYSTEMS, 2002. 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SEP. 15-18, 2002, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, vol. 1, 15 September 2002 (2002-09-15), pages 189 - 192, XP010611753, ISBN: 978-0-7803-7596-3 *
UMAKANTA NANDA ET AL: "Low Voltage High Performance High Swing Cascode Current Mirror", AMERICAN JOURNAL OF CIRCUITS, SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, 1 January 2015 (2015-01-01), pages 28 - 31, XP055400264, Retrieved from the Internet <URL:http://files.aiscience.org/journal/article/pdf/70090021.pdf> *
YAN ZUSHU ET AL: "Nested-Current-Mirror Rail-to-Rail-Output Single-Stage Amplifier With Enhancements of DC Gain, GBW and Slew Rate", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, IEEE, USA, vol. 50, no. 10, 1 October 2015 (2015-10-01), pages 2353 - 2366, XP011670377, ISSN: 0018-9200, [retrieved on 20150928], DOI: 10.1109/JSSC.2015.2453195 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20230327621A1 (en) 2023-10-12
CN116895320A (zh) 2023-10-17
EP4258546A1 (fr) 2023-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0731562B1 (fr) Circuit logique à étage différentiel
FR2809244A1 (fr) Circuit d&#39;amplificateur operationnel
EP0718968B1 (fr) Amplificateur à grande excursion de mode commun et à transconductance constante
FR2690293A1 (fr) Amplificateur numérique Bicmos.
FR2854008A1 (fr) Amplificateur differentiel a correction de mode commun
FR3102581A1 (fr) Régulateur de tension
EP2458849A1 (fr) Circuit de détection à double échantillonnage corrélé avec circuit d&#39;anti-éblouissement amélioré
FR3134487A1 (fr) Dispositif de copie d&#39;un courant
FR2470485A1 (fr) Amplificateurs equilibres de classe ab
FR2532797A1 (fr) Amplificateur differentiel
FR3071116B1 (fr) Dispositif modifiant la valeur d&#39;impedance d&#39;une resistance de reference
EP0571302B1 (fr) Amplificateur avec limitation de courant de sortie
EP0230693A1 (fr) Etage amplificateur différentiel pour hautes fréquences et amplificateur muni d&#39;un tel étage amplificateur différentiel
FR2835664A1 (fr) Procede de generation d&#39;une rampe de tension aux bornes d&#39;un condensateur, et dispositif electronique correspondant, en particulier pour une alimentation a decoupage d&#39;un telephone mobile cellulaire
EP0738038B1 (fr) Amplificateur de courant
FR3058857A1 (fr) Capteur d&#39;images cmos a bruit reduit
EP1931030B1 (fr) Préamplificateur de courant et comparateur de courant associé
FR3115427A1 (fr) Amplificateur opérationnel
FR2818762A1 (fr) Regulateur de tension a gain statique en boucle ouverte reduit
CH651160A5 (fr) Amplificateur differentiel a transistors bipolaires realises en technologie cmos.
EP0836272B1 (fr) Montage à faible bruit d&#39;un amplificateur
FR3103333A1 (fr) Dispositif pour générer un courant
FR2872648A1 (fr) Amplificateur a transconductance rapide
FR2957732A1 (fr) Etage de sortie d&#39;un circuit electronique
FR2882204A1 (fr) Circuit amplificateur large bande et circuit de polarisation

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20231013

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3