FR2800936A1 - Circuit generateur de tension de reference - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif à circuit intégré produisant une tension de référence (Vref ) sur un noeud de charge (B) auquel un circuit de charge interne est connecté. Un amplificateur (22) possède une sortie (A) dont l'impédance présente une composante inductive effective (Lamp ) sur un intervalle voulu de fréquences de fonctionnement du circuit de charge. Un premier élément de résistance (R1 ) est connecté entre la sortie de l'amplificateur et le noeud de charge afin de fournir la tension de référence à ce noeud de charge. Un condensateur externe (Cext ) est connecté à une borne de connexion (C) du dispositif. Un deuxième élément de résistance (R) est connecté entre le noeud de charge et la borne de connexion. Les valeurs des éléments de résistance et la capacité du condensateur externe sont choisies de façon à réduire la variation d'impédance, avec la fréquence du noeud de charge sur l'intervalle voulu de fréquences de fonctionnement du circuit de charge, qui, sinon, serait provoquée par la composante inductive effective. De préférence, un condensateur interne (C int ) est connecté à la sortie de l'amplificateur pour compenser l'inductance (Lpin ) associée à la borne de connexion.
Description
La présente invention concerne un circuit générateur de tension de
référence et, plus particulièrement, un circuit générateur de tension de référence
contenu dans un dispositif à circuit intégré.
Dans un circuit classique générateur de tension de référence, une tension régulée de base est obtenue à partir d'une tension non régulée, et cette tension régulée de base est alors mise en tampon de façon à produire, sur une sortie du circuit, une tension de référence présentant une capacité voulue d'excitation de courant. La tension régulée de base peut être obtenue par exemple au moyen d'une diode Zener polarisée en sens inverse, ou d'un circuit de référence à bande interdite, et la mise en tampon peut être réalisée par un amplificateur opérationnel. L'impédance de sortie d'un tel circuit apparaît typiquement comme inductive, car le gain de l'étage de mise en tampon de sortie chute de façon générale avec l'augmentation de la fréquence. Comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés, l'impédance de sortie peut être modélisée, à un degré d'approximation raisonnable, sous la forme d'une bobine d'induction fixe. En pratique, l'inductance réelle ne sera pas fixe, mais pourra varier en fonction de facteurs tels que le courant de sortie (puisque la transconductance d'un
amplificateur opérationnel varie avec le courant) et la température.
Du fait de l'impédance de sortie essentiellement inductive, l'impédance de sortie ZO, telle qu'elle est vue par le circuit de charge connecté à la sortie, augmente linéairement avec la fréquence co de fonctionnement du circuit de charge. Ceci ne pose aucun problème dans le cas o la tension de référence produite est envoyée dans un circuit de charge "statique", c'est-à-dire un circuit de charge qui ne possède aucun signal variable, ou qui possède des signaux ne variant que sur un intervalle de basses fréquences, o la bobine d'induction possède une
impédance très faible.
Toutefois, en pratique, le circuit de charge auquel est connecté le circuit générateur de tension de référence peut comporter des éléments qui commutent à des fréquences élevées. Ainsi, la figure 2 des dessins annexés montre un exemple dans lequel le circuit 1 générateur de tension de référence, ayant une impédance de sortie inductive Zo, est connecté à un circuit de charge 10 qui incorpore des éléments de commutation 12, comme des transistors. Dans cet exemple, le circuit de charge comporte également un élément 14 d'absorption de courant constant. Un courant constant I est absorbé par l'élément d'absorption de courant 14. L'effet de l'élément 14 est de rendre moins importants les changements apparaissant dans le courant total absorbé par le circuit de charge. Dans cet exemple, les éléments de commutation 12 peuvent être des éléments faisant commuter des courants à une fréquence élevée, par exemple jusqu'à 100 MHz dans certaines applications. Ceci produit inévitablement de petites pointes haute fréquence dans le courant total tiré du circuit de tension de référence. Aux fréquences élevées, l'impédance de sortie Zo, qui est essentiellement inductive, sera grande. Par conséquent, toute variation de courant à fréquence élevée provoquera une variation correspondante non souhaitable de la tension de référence qui est délivrée par le circuit générateur de tension de référence (sur le
noeud A de la figure 2).
En pratique, il est souhaitable que l'impédance de sortie du circuit générateur de tension de référence soit stable au-delà de la fréquence d'horloge réelle appliquée aux éléments de commutation eux-mêmes, car des temps de commutation rapide pour les éléments de commutation amèneront la production
de courants transitoires de fréquence plus élevée.
Dans les applications de grande précision, par exemple dans les convertisseurs numérique-analogique (DAC) ou les convertisseurs analogique-numérique (ADC) fonctionnant à grande vitesse, qui sont cadencés à des fréquences de l'ordre de 100 MHz ou plus, la variation de la tension de référence que provoquent des variations de haute fréquence dans le circuit de
charge est très importante.
Par conséquent, il est souhaitable de pouvoir fournir un circuit générateur de tension de référence qui est en mesure de produire une tension de
référence moins sensible aux effets de ces variations de charge à fréquence élevée.
Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un dispositif à circuit intégré comportant: un noeud de charge sur lequel une tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un circuit de charge connecté audit noeud de charge afin de recevoir de celui-ci ladite tension de référence; un moyen amplificateur de tension de référence qui possède une sortie dont l'impédance présente une composante inductive effective sur un intervalle voulu de fréquences de fonctionnement dudit circuit de charge; un premier élément de résistance, qui possède une valeur de résistance présélectionnée, connecté entre ladite sortie et ledit noeud de charge afin de fournir à ce noeud ladite tension de référence; une borne de connexion à laquelle des moyens formant des condensateurs externes qui présentent une capacité présélectionnée sont connectés lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un deuxième élément de résistance, présentant une valeur de résistance présélectionnée, connecté ente ledit noeud de charge et ladite borne de connexion; de manière à ainsi réduire la variation d'impédance avec la fréquence du noeud de charge sur ledit intervalle voulu de
fréquences de fonctionnement du circuit de charge.
Selon un deuxième aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif à circuit intégré comportant: un premier noeud de charge sur lequel est produite une première tension de référence lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un deuxième noeud de charge sur lequel est produite une deuxième tension de référence lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un circuit de charge connecté entre lesdits premier et deuxième noeuds de charge afin d'en recevoir lesdites première et deuxième tensions de référence; des premier et deuxième moyens amplificateurs de tension de référence respectifs, ayant chacun une sortie dont l'impédance présente une composante inductive effective dans une gamme voulue de fréquences de fonctionnement dudit circuit de charge; des première et deuxième bornes de connexion respectives auxquelles sont connectés des moyens formant des condensateurs externes dotés d'une capacité présélectionnée lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un premier élément de résistance connecté entre ladite sortie du premier moyen amplificateur de tension de référence et ledit premier noeud de charge afin de fournir ladite première tension de référence à ce noeud; un deuxième élément de résistance connecté entre ledit premier noeud de charge et ladite première borne de connexion; un troisième élément de résistance connecté entre ladite sortie dudit deuxième moyen amplificateur de tension de référence et ledit deuxième noeud de charge afin de fournir ladite deuxième tension de référence à ce noeud; et un quatrième élément de résistance connecté entre le deuxième noeud de charge et ladite deuxième borne de connexion; chacun desdits premier, deuxième, troisième et quatrième éléments de résistance présentant une valeur de résistance présélectionnée, de manière à ainsi réduire la variation d'impédance avec la fréquence du noeud de charge sur ledit intervalle voulu de fréquences de
fonctionnement du circuit de charge.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise
à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 représente un modèle de circuit pour un circuit générateur de tension de référence antérieurement considéré; la figure 2 présente un exemple dans lequel le circuit générateur de tension de référence de la figure 1 est connecté à un circuit de charge; la figure 3A représente un premier mode de réalisation de circuit générateur de tension de référence selon l'invention; la figure 3B est un graphe servant à illustrer les variations d'impédance de composants du circuit de la figure 3A; la figure 4A est un modèle de circuit amélioré du circuit générateur de tension de référence constituant un mode de réalisation de l'invention; la figure 4B est un graphe servant à illustrer les variations d'impédance de composants du modèle de la figure 4A; la figure 5A représente un deuxième mode de réalisation de circuit générateur de tension de référence selon l'invention; la figure 5B est un graphe servant à illustrer les variations d'impédance de composants du circuit de la figure 5A; la figure 6 montre la variation, avec la fréquence, de l'impédance de sortie du circuit générateur de tension de référence constituant un mode de réalisation de l'invention pour diverses valeurs de capacité d'un condensateur interne inclus dans le circuit; la figure 7 représente un troisième mode de réalisation de circuit générateur de tension de référence selon l'invention; la figure 8 présente une modification pouvant être appliquée au deuxième mode de réalisation de la figure SA; la figure 9 représente un quatrième mode de réalisation de circuit générateur de tension de référence selon l'invention; et la figure 10 montre un modèle de circuit pour des parties du circuit de
la figure 9.
Sur la figure 3A, est représenté un circuit 20 générateur de tension de référence qui constitue un mode de réalisation de l'invention. Le circuit 20 est divisé en deux parties, comme indiqué par la ligne en trait interrompu de la figure 3A. Les parties situées à gauche de la ligne en trait interrompu sont incorporées dans un circuit intégré, qui, en général, contiendra également d'autres circuits. Par exemple, le circuit intégré peut être un circuit intégré de convertisseur analogiquenumérique. Les parties situées à droite de la ligne en trait interrompu
sont à l'extérieur du circuit intégré (en dehors de la puce).
Comme mentionné ci-dessus, l'impédance de sortie d'un amplificateur contenu dans l'étage de sortie 22 (étage de mise en tampon) du circuit générateur de tension de référence est modélisée au moyen d'une bobine d'induction fixe Lamp. Dans le circuit de la figure 3A, une première résistance RI est connectée en série entre un noeud A situé à la sortie de l'étage de sortie 22 et un noeud B (noeud de charge) sur lequel la tension de référence Vref est délivrée par le circuit. Une deuxième résistance R2 est connectée en série entre le noeud B et un noeud C qui est une broche de connexion du circuit intégré. Un condensateur externe Cext est connecté en série entre le noeud C et une ligne de référence GND,
qui peut être une ligne de mise à la terre.
La tension de référence Vref est fournie à un circuit de charge (non représenté) situé à l'intérieur du circuit intégré qui est connecté au noeud B. La grandeur Z de l'impédance qui est vue par le circuit de charge connecté au noeud B de la figure 3A peut être représentée de la manière suivante: q= 2 R1 2 + 2 22 / 2 2 RR (R + R) + CLR,+ RI wLR2 I - () lj RIR 2 ( (RI + R2) +^)L La figure 3B représente schématiquement, suivant une échelle logarithmique, la variation, avec la fréquence, de la grandeur IZcI de l'impédance Zc du condensateur Cext et de la grandeur IZLI de l'impédance ZL de la bobine d'induction Lamp. Lorsque IZl chute h avec l'augmentation de la fréquence tandis que IZLI augmente avec l'augmentation de la fréquence, pour une certaine fréquence ûo,, les grandeurs des deux impédances s'égalisent de sorte que toutes
deux ont une valeur d'impédance Z7.
On peut voir que, dans le circuit de la figure 3A, si l'on pose RI = R2 = R et que l'on fixe en outre, pour R, une valeur égale à l'impédance égalisée Zx, de la bobine d'induction et du condensateur, alors la grandeur de l'impédance Z vue au noeud B de la figure 3A se réduit à: L Z=3 Ainsi, avec la configuration présentée sur la figure 3A, le noeud B semble, pour le circuit de charge, avoir une impédance constance qui est purement résistive et qui est indépendante de la fréquence co. En pratique, naturellement, l'impédance de sortie de l'amplificateur contenu dans le circuit générateur de tension de référence ne sera pas modélisée avec précision par l'inductance fixe Lamp, et il existera donc des écarts par rapport à un comportement idéal sous d'autres aspects également, si bien que l'impédance du noeud B ne sera pas
complètement résistive et indépendante de la fréquence.
Les résistances RI et R2 agissent effectivement comme des résistances d'amortissement d'un circuit résonateur LC constitué par ces résistances et par la bobine d'induction Lamp et le condensateur Cext. La situation décrite ci-dessus o l'impédance est constante se produit lorsque les valeurs de R1 et R2 sont fixées de manière à apporter un amortissement critique au circuit résonateur LC. En pratique, il n'est ordinairement pas possible de concevoir de manière fiable le circuit afin qu'il soit soumis à un amortissement critique, par exemple en raison des tolérances des composants et du comportement non idéal de l'amplificateur opérationnel. Il est donc préférable de fixer les valeurs de RI et R2 de façon à obtenir un léger sur-amortissement (par exemple un facteur de qualité nominal Q dans l'intervalle de 0,3 à 0,7), si bien que, alors, en autorisant des tolérances pour
les composants et d'autres facteurs, aucun sous-amortissement ne se produit.
Sur la base de simulations et, ou bien, de mesures réelles, dans un mode de réalisation de l'invention, Lamp vaut approximativement I lPH. La valeur du condensateur Cext peut être fixée à une valeur arbitraire quelconque, bien qu'il soit préférable qu'elle se trouve dans l'intervalle de 10 nF à 1 pF. Si Cext est en deçà de 10 nF, l'impédance de sortie Z sera trop grande, et, si C est supérieur à 1 pF, le condensateur sera trop volumineux et trop coûteux. Selon un mode de réalisation, on utilise un condensateur C de capacité de 0,1 pF. Dans ce cas, l'impédance d'égalisation, et par conséquent la valeur de la résistance R, est 3,16 Q. Pour amener un léger sur-amortissement, on peut utiliser une valeur de résistance R valant par exemple 3,5 Q. Dans le circuit de la figure 3A, pour obtenir une impédance de sortie Z ayant une valeur basse souhaitable (par exemple de quelques ohms), il faut que le condensateur ait une capacité tout à fait grande, de sorte qu'on le place à l'extérieur de la puce. Puisque le condensateur se trouve à l'extérieur de la puce, il peut y avoir une inductance parasite Lpin potentiellement notable associée à la connexion réalisée via la broche de connexion du circuit intégré avec le condensateur externe. Cette inductance de connexion Lpin peut être incorporée dans un modèle de circuit amélioré du circuit 20, comme représenté sur la figure 4A. L'inductance de connexion Lpin comporte en outre toutes les inductances associées au condensateur externe Cxt lui-même ainsi qu'avec le câblage externe, comme par exemple les rubans de la carte de circuit imprimé reliant le condensateur à la
broche de connexion du circuit intégré.
La variation de la grandeur de l'impédance de chacun des composants de la figure 4A avec la fréquence est représentée schématiquement sur la figure 4B. Le fait d'inclure l'inductance de connexion a pour effet d'augmenter l'impédance de sortie globale du circuit générateur de tension de référence aux
fréquences élevées, par exemple aux fréquences supérieures à 10 MHz.
L'impédance de connexion Lpi, est par exemple de l'ordre de 5 nH.
Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui est représenté sur la figure 5A, on compense l'effet lié à l'augmentation de l'impédance pour les fréquences élevées que provoque l'inductance de connexion en ajoutant, à la sortie de l'amplificateur, un condensateur interne (monté sur la puce) Cint. La variation de la grandeur de l'impédance de chacun des composants
de la figure 5A avec la fréquence est présentée schématiquement sur la figure 5B.
La capacité du condensateur Cint monté sur la puce doit de préférence être choisie de façon que son impédance soit égale à la résistance constante pour la fréquence à laquelle l'impédance de l'inductance de connexion Lpi, coupe la ligne R de résistance constante. Si l'on utilise les mêmes valeurs de composants que celles décrites ci-dessus (avec Lamp= 1 pH, Cext = 0,1 pF, R = 3,16 Q2 et L-pin = 5 nH), on peut montrer que le condensateur Cint placé sur la puce doit avoir une capacité de 0,5 nF. Avec ces valeurs pour les composants, l'impédance vue sur le noeud B du circuit de la figure SA est une impédance constance de 3,16 Q2 pour toutes les fréquences. Pour les circuits dans lesquels il n'est pas exigé une impédance constante aux fréquences élevées, on peut omettre la capacité Cint placée sur la
puce.
La figure 6 montre la variation de l'impédance de sortie, telle qu'elle est mesurée sur le noeud B du circuit de la figure SA, avec la fréquence, pour plusieurs valeurs différentes de la capacité sur puce Cit. Dans cet exemple, on peut voir que la valeur ci-dessus mentionnée de 0,5 nF donne l'impédance de sortie la plus constante parmi les valeurs qui ont été contrôlées. On peut également voir que d'autres valeurs, allant de 200 pF à 1 nF ou plus, donnent des résultats intéressants en ce qui concerne la fourniture d'une impédance de sortie
relativement constante aux fréquences supérieures à 10 MHz.
On note que les composantes résistives respectives de l'impédance de sortie de l'amplificateur, de l'impédance de connexion (Lpi,, et autres), ainsi que l'impédance du condensateur interne et l'impédance du condensateur externe, sont typiquement très petites. Par exemple, habituellement, ces composantes résistives peuvent être de l'ordre de 0,1 Q2. Pour cette raison, les composantes résistives ont
été ignorées dans les modes de réalisation présentés ci-dessus.
Si, pour une certaine raison, une quelconque de ces composantes résistives n'était pas négligeable, on devrait alors tenir compte de la composante résistive importante ou de chacune d'elles en fixant les valeurs de résistance des résistances "additionnelles" RI et R2. En particulier, la somme de la résistance additionnelle RI et de toute composante résistive importante de l'impédance de sortie de l'amplificateur et de l'impédance du condensateur interne doit alors être fixée à une valeur égale à la somme de la résistance additionnelle R2 et de toute composante résistive significative de l'impédance de connexion et de l'impédance
du condensateur externe.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus de l'invention ont employé le circuit générateur de tension de référence selon une configuration "asymétrique". L'invention est également applicable à une configuration différentielle ou "en pont", comme dans le troisième mode de réalisation
représenté sur la figure 7.
Dans le mode de réalisation de la figure 7, un circuit générateur de tension de référence 50 contenu dans un circuit intégré comporte deux amplificateurs opérationnels 22, et 222 à la place de l'unique amplificateur opérationnel 22 de la configuration asymétrique. Chaque amplificateur 221, 222 reçoit sur son entrée un potentiel de référence VHI (valeur haute) ou VLO (valeur
basse) et met en tampon le potentiel de référence sur sa sortie (noeuds AI et A2).
Comme pour les modes de réalisation asymétriques, il est possible de modéliser l'impédance de sortie de chacun des amplificateurs 22,, 222 de manière appropriée
au moyen d'une bobine d'induction fixe Lanp.
Sur le circuit de la figure 7, le circuit de charge 10, auquel une tension de référence Vref (= VHI - VLO) produite par le circuit 50 doit être appliquée, est connecté entre des noeuds B 1 et B2 (noeuds de charge) . Le noeud B 1 est connecté au noeud A1 par une résistance R1. De même, le noeud B2 est connecté au
noeud A2 par une résistance R3.
Le dispositif à circuit intégré comportant le circuit 50 possède également des première et deuxième broches de connexion respectives (noeuds Cl et C2) respectivement associées aux noeuds BI et B2. Le noeud Cl associé au noeud B 1 est connecté au noeud B 1 via une résistance R2. De même, le noeud C2 associé au noeud B2 est connecté au noeud B2 via une résistance R4. Chacune des broches de connexion est associée à une inductance Cin de broche de
connexion, comme décrit précédemment.
Dans le circuit de la figure 7, chacune des résistances RI à R4 doit avoir la même valeur de résistance R que chacune des résistances RI et R2 des
modes de réalisation asymétriques décrits ci-dessus.
Dans le circuit de la figure 7, il serait possible de connecter un condensateur externe distinct à chacune des broches de connexion (noeuds Ci et C2), chaque condensateur externe servant à compenser la bobine d'induction de sortie Lamp de celui des éléments amplificateurs 51 qui lui est associé. Dans ce cas, chaque condensateur externe serait connecté entre la broche de connexion et la terre électrique, et aurait une valeur de capacité choisie de la même manière que
dans les modes de réalisation asymétriques décrits ci-dessus.
Toutefois, on aura compris que, puisque deux condensateurs externes seraient effectivement connectés en série (via la terre électrique) entre les deux broches de connexion (noeuds Cl et C2), ces deux condensateurs externes pourraient être remplacés par un unique condensateur externe Cext, comme représenté sur la figure 7. Ceci réduit le coût et rend en outre le montage du condensateur externe plus compact et plus simple sur la carte de circuit sur laquelle le circuit intégré est monté.. De plus, le condensateur externe unique Cext utilisé dans la configuration en pont de la figure 7 peut produire une impédance de sortie aussi basse que les modes de réalisation asymétriques en n'utilisant seulement que la moitié de la valeur de capacité du condensateur externe utilisé dans les modes de réalisation asymétriques (si l'on suppose que l'inductance Lamp de chacun des amplificateurs 51 du circuit de la figure 7 est identique à l'inductance de sortie de l'amplificateur 22 utilisé dans les modes de réalisation
asymétriques). Ceci conduit à réduire encore le coût et l'encombrement.
De la même façon, dans le circuit de la figure 7, un unique condensateur interne Cint est connecté directement entre les noeuds Ai et A2 de sortie des amplificateurs afin de compenser les inductances de connexion qui sont associées avec les broches de connexion (noeuds Cl et C2) et avec le ou les condensateurs externes. De nouveau, on pourrait utiliser deux condensateurs internes distincts dans ce but, chacun étant connecté entre l'un des noeuds de sortie Ai et A2 des amplificateurs et la terre, mais on peut obtenir le même effet en utilisant un unique condensateur interne Cint possédant une valeur de capacité égale à la moitié de celle du condensateur interne utilisé dans les modes de réalisation asymétriques décrits ci-dessus. Ceci peut encore une fois conduire à un
agencement plus compact à l'intérieur du circuit intégré lui-même.
On note que, dans le circuit de la figure 7, il est également possible d'employer à la fois un condensateur externe "en pont" connecté entre les deux broches de connexion (noeudsCletC2) et deux condensateurs externes supplémentaires, chacun connecté entre l'une des broches de connexion et la terre électrique. Dans ce cas, toute combinaison appropriée de valeurs de capacité donnant à chaque broche de connexion une capacité associée effective qui est égale à la capacité employée dans les modes de réalisation asymétriques peut être utilisée. Par exemple, les trois condensateurs externes pourraient tous avoir une valeur de capacité égale au quart de la capacité employée dans les modes de
réalisation asymétriques.
Dans le deuxième mode de réalisation (figure SA), le condensateur interne Cint utilisé pour compenser l'inductance de connexion Lpin avait été connecté entre le noeud A et la terre électrique. Toutefois, comme représenté sur la figure 8, il est également possible d'obtenir le même effet en connectant le condensateur interne Cit entre la terre électrique et le noeud B (noeud de charge), bien que, dans ce cas, une résistance supplémentaire ayant la même valeur R que les autres résistances du circuit soit connectée en série avec le condensateur interne Cint. II est également possible d'appliquer la même modification à la configuration en pont représentée sur la figure 7. Dans ce cas, au lieu de connecter le condensateur interne Cint entre les noeuds AI1 et A2, on connecte le condensateur interne Cint entre les noeuds B 1 et B2, une résistance série qui
présente une valeur de résistance 2R étant connectée en série avec lui.
La figure 9 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention, dans lequel un circuit générateur de tension de référence 70 constituant un mode
de réalisation de l'invention est également appliqué à une configuration en pont.
Dans ce mode de réalisation, au lieu d'un unique ensemble de circuit de charge, on prévoit quatre ensembles de circuit de charge 10, à 104 à l'intérieur du même dispositif à circuit intégré. Par exemple, chaque ensemble de circuit de charge 10,
à 104 peut comprendre un convertisseur analogique-numérique (ADC).
ll Dans le circuit de la figure 9, des potentiels de référence différents VHI et VLO sont respectivement appliqués aux entrées de deux amplificateurs 22 et 222, et les potentiels mis en tampon résultants sont respectivement délivrés par les amplificateurs 221, 222 sur les noeuds AI et A2. Chaque noeud de sortie AI ou A2 d'un amplificateur est connecté via un réseau de résistances RN1 ou RN2 constitué de huit résistances indépendantes à une broche de connexion associée du circuit intégré (noeud Cl ou C2). Chacune des huit résistances du réseau de résistances possède une valeur de résistance de 4R, o R est la valeur de résistance de
chacune des résistances R I et R2 dans les modes de réalisation asymétriques ci-
dessus décrits.
Chaque réseau de résistances RN1 ou RN2 possède quatre branches parallèles, chaque branche ayant deux des résistances 4R distinctes qui sont connectées en série. Les noeuds B1 à B8 sont les noeuds communs auxquels les deux résistances de chaque branche sont connectées ensemble. Chaque ensemble de circuit de charge 101 à 104 est connecté entre l'un des noeuds communs BI, B3, B5 et B7 du premier réseau de résistances RN, et l'un des correspondants des noeuds communs B2, B4, B6 et B8 du deuxième réseau de résistance RN2. De plus, sur chaque ensemble de circuit de charge 10t à 104, est connecté un
condensateur de découplage Cd, à Cd4.
On peut voir que, lorsque les quatre branches de chaque réseau de résistance RN1, RN2 sont connectées en parallèle les unes avec les autres entre le noeud Al, A2 et le noeud Cl, C2, la valeur de résistance combinée des huit
résistances du réseau est 2R. comme dans les mode de réalisation précédents.
Dans ce mode de réalisation, chaque broche de connexion (noeud Cl ou C2)possède son propre condensateur externe Cexti ou Cext2 connecté entre la broche et la terre électrique. Chaque condensateur externe Cexti, Cext2 sert, comme indiqué précédemment à compenser la composante inductive effective de l'impédance de sortie de celui des amplificateurs 22 qui lui est associé, et on choisit la valeur de capacité comme décrit précédemment en liaison avec les modes de réalisation asymétriques. Selon une autre possibilité, au lieu des deux condensateurs externes Cextl et Cext2, on peut utiliser, comme dans le mode de réalisation de la figure 7, un unique condensateur externe possédant une capacité
égale à la moitié de celle de chacun des condensateurs externes Cexti et Cext2.
Pendant l'utilisation du circuit 70, chaque ensemble de circuit de charge 101 à 104 reçoit la même tension de référence Vrf déterminée par la différence entre les potentiels de référence VHI et VLO appliqués aux deux amplificateurs 22. L'impédance du circuit 70, telle qu'elle est vue par chaque ensemble de circuit de charge 10, à 104, est sensiblement constante sur un large
intervalle de fréquences, comme dans les modes de réalisation précédents.
Puisque chaque ensemble de circuit de charge 10, à 104 possède sa propre branche associée à l'intérieur de chacun des réseaux de résistances RNi et RN2, le degré de couplage entre les différents ensembles de circuit de charge est sensiblement réduit par comparaison avec la situation dans laquelle tous les ensembles étaient alimentés au moyen de la même paire de noeuds (par exemple
les noeuds B 1 et B2 de la figure 7).
La figure 10 représente un circuit équivalent du premier ensemble de circuit de charge 10 du circuit de la figure 9. Lorsque, par exemple, R vaut
environ 3 Q (comme dans les modes de réalisation asymétriques décrits ci-
dessus), 4R vaut environ 12 Q2. Si le circuit de charge 10, est cadencé à une fréquence de 100 MHz par exemple, une valeur appropriée pour le condensateur de découplage Cdl est de l'ordre de 80 pF, ce qui donne une constante de temps RC effective, notée T, pour le montage de découplage, qui vaut environ 1 ns. De cette manière, les ensembles différents de circuit de charge peuvent être
découplés les uns vis-à-vis des autres de manière très efficace.
Le mode de réalisation de la figure 9 peut également être conçu de façon à pouvoir être utilisé dans une configuration asymétrique, o, par exemple, les différents ensembles de circuit de charge reçoivent chacun la même tension de référence, laquelle tension de référence est rapportée au potentiel de la terre. Dans ce cas, le deuxième réseau de résistances RN2 n'est pas nécessaire, mais on conserve le premier réseau de résistances RN, de façon à fournir la tension de
référence "séparément" à chaque ensemble de circuit de charge.
Dans le mode de réalisation de la figure 9 décrit ci-dessus, chaque résistance du réseau de résistances RN,, RN2 possède une valeur de résistance de 4R, afin que la valeur de résistance combinée des huit résistances de chaque réseau soit 2R. On aura compris qu'il n'est pas nécessaire que la valeur de chaque résistance d'une branche d'un réseau de résistances soit la même que celle de chaque résistance d'une autre branche de ce réseau de résistances, mais qu'il suffit que la valeur de résistance combinée du réseau de résistances soit 2R. Par exemple, si un premier ensemble du circuit de charge 10 tire un courant plus important qu'un deuxième ensemble du circuit de charge 10, alors la valeur de résistance choisie pour la branche associée au premier ensemble du circuit de charge 10 peut être fixée à un niveau plus bas que la valeur de résistance choisie pour la branche associée au deuxième ensemble du circuit de charge 10, tandis que l'on maintient la valeur de résistance combinée du réseau de résistances à la valeur 2R. Si, par exemple, on extrait de charges adjacentes 10 un courant à pondération binaire, alors on peut utiliser des valeurs de résistance de branche à pondération binaire, en proportion inverse du courant appliqué sur cette branche.
Ces valeurs à pondération binaire doivent être ( 15/8)R, (15/4)R, (15/2)R et 15R.
Puisqu'il peut être difficile de fabriquer de manière fiable des résistances qui ont une petite valeur de résistance (par exemple en utilisant du silicium polycristallin), il est possible de former, à partir de rubans métalliques internes, des résistances destinées à être utilisées dans les modes de réalisation de l'invention. Par exemple, la résistance RI de la figure 5A peut être formée à partir d'un ruban métallique conduisant de la sortie de l'amplificateur 22 (noeud A) au
noeud B. Ce ruban métallique présente typiquement une résistance de 0,1 C2/carré.
S'il faut une résistance de 2 QÄ, alors 20 carrés seront nécessaires, et si la distance réelle entre les noeuds A et B sur la figure SA est de 500 pm, alors la largeur du
ruban devra être de 25 Mm.
On aura compris que, alors que, dans les modes de réalisation décrits cidessus, les amplificateurs mettent simplement en tampon les potentiels de référence qui leur sont appliqués, un amplificateur produisant une tension de sortie qui présente un niveau différent de la tension d'entrée qu'il reçoit pourrait aussi être employé. Par exemple, l'amplificateur ou chaque amplificateur pourrait effectuer une fonction de doublement de la tension ou une fonction réalisant un
ajustement d'un autre niveau.
On aura également compris que les modes de réalisation de la présente invention sont applicables dans toutes les situations dans lesquelles on souhaite produire, dans un circuit intégré, une tension de référence destinée à être utilisée par un circuit disposé à l'intérieur du circuit intégré. Le circuit de charge auquel la tension de référence est appliquée ne doit pas nécessairement être un circuit de
conversion analogique-numérique ou un circuit de conversion numérique-
analogique, comme décrit ci-dessus, mais peut être n'importe quel type approprié
de circuit.
De même, il n'est pas nécessaire que la tension de référence produite par le circuit générateur de tension de référence constituant un mode de réalisation de l'invention reste complètement constante dans le temps. Par exemple, il serait possible d'appliquer l'invention dans des applications dans lesquelles il est
nécessaire que la tension de référence varie lentement avec le temps.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des
dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et
nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (28)
1. Dispositif à circuit intégré caractérisé en ce qu'il comprend: un noeud de charge (B) sur lequel une tension de référence (Vref) est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un circuit de charge connecté audit noeud de charge afin d'en recevoir ladite tension de référence; un moyen (22) amplificateur de tension de référence possédant une sortie (A) dont l'impédance possède une composante inductive effective (Lamp) dans un intervalle voulu de fréquences de fonctionnement dudit circuit de charge; un premier élément de résistance (R1) possédant une valeur de résistance présélectionnée. qui est connecté entre ladite sortie (A) et ledit noeud de charge (B) afin de fournir ladite tension de référence à ce noeud: une borne de connexion (C) à laquelle des moyens formant un condensateur externe (Cext) présentant une capacité présélectionnée sont connectés lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un deuxième élément de résistance (R2), possédant une valeur de résistance présélectionnée, qui est connecté entre ledit noeud de charge et ladite borne de connexion; de sorte qu'il y a réduction de la variation d'impédance, avec la fréquence, du noeud de charge sur l'intervalle voulu de fréquences de
fonctionnement du circuit de charge.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de résistance présélectionnée de chaque dit élément de résistance (R1, R2) est du même ordre que la grandeur de ladite composante inductive effective (Lamp) de l'impédance de sortie du moyen amplificateur à la fréquence pour laquelle cette impédance de composante inductive possède la même grandeur que l'impédance
desdits moyens formant un condensateur externe.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens formant un condensateur interne connectés afin de
compenser l'inductance (Lpin) associée à ladite borne de connexion (C).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (Cint) ont une impédance ayant approximativement la même grandeur que ladite valeur de résistance présélectionnée (R) de chaque dit élément de résistance à la fréquence pour laquelle l'impédance desdits moyens formant un condensateur interne possèdent la
même grandeur que l'inductance (Lpin) de la borne de connexion (C).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: au moins un autre noeud de charge sur lequel ladite tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un autre circuit de charge (10) connecté audit autre noeud de charge ou à chaque dit autre noeud de charge afin d'en recevoir ladite tension de référence; et pour ledit autre noeud de charge ou chaque dit autre noeud de charge, un premier autre élément de résistance connecté ente ladite sortie et ledit autre noeud de charge considéré afin de fournir ladite tension de référence à ce noeud, et un deuxième autre élément de résistance connecté entre ledit autre noeud de charge considéré et ladite borne de connexion, chaque dit autre élément de résistance
ayant une valeur de résistance présélectionnée.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de résistance présélectionnée (R) de chaque dit élément de résistance est telle que la moitié de la valeur de résistance combinée, produite par tous lesdits éléments, entre ladite sortie et ladite borne de connexion, est du même ordre que la grandeur de ladite composante inductive effective de l'impédance de sortie du moyen amplificateur à la fréquence pour laquelle cette impédance de composante inductive possède la même amplitude que l'impédance desdits moyens formant un
condensateur externe.
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens formant un condensateur interne (Cijnt) connectés
afin de compenser l'inductance (Lpin,) associée à ladite borne de connexion.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (Cint) ont une impédance ayant approximativement la même grandeur que la moitié de la valeur de résistance combinée, produite par tous lesdits éléments, entre ladite sortie et ladite borne de connexion, à la fréquence pour laquelle l'impédance desdits moyens formant un condensateur interne possèdent la même grandeur que l'inductance de la borne de connexion.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que ledit circuit de charge (10) est également connecté à une ligne de référence du dispositif, qui, pendant l'utilisation du dispositif, est maintenue à un potentiel prédéterminé, et lesdits moyens formant un condensateur externe comprennent un condensateur externe (Cext) connecté entre ladite borne de
connexion et ladite ligne de référence.
10. Dispositif selon la revendication 9, lorsqu'elle dépend de l'une
quelconque des revendications 3, 4, 7 et 8, caractérisé en ce que lesdits moyens
formant un condensateur interne comprennent un condensateur interne (Cint)
connecté entre ladite sortie et ladite ligne de référence.
11. Dispositif à circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte: un premier noeud de charge (B 1) sur lequel une première tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un deuxième noeud de charge (B2) sur lequel une deuxième tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un circuit de charge (10) connecté entre lesdits premier et deuxième noeuds de charge afin d'en recevoir lesdites première et deuxième tensions de référence; des premier et deuxième moyens (221, 222) amplificateurs de tension de référence, ayant chacun une sortie (BI, B2) dont l'impédance possède une composante inductive effective (Lamp) dans un intervalle voulu de fréquences de fonctionnement dudit circuit de charge; des première et deuxième bornes de connexion respectives (C 1, C2) auxquelles des moyens formant un condensateur externe (Cext) possédant une capacité présélectionnée sont connectées lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un premier élément de résistance (R1) connecté entre ladite sortie dudit premier moyen amplificateur de tension de référence et ledit premier noeud de charge afin de fournir ladite première tension de référence à ce noeud; un deuxième élément de résistance (R2) connecté entre ledit premier noeud et ladite première borne de connexion; un troisième élément de résistance (R3) connecté entre ladite sortie dudit deuxième moyen amplificateur de tension de référence et ledit deuxième noeud de charge afin de fournir ladite deuxième tension de référence à ce noeud; et un quatrième élément de résistance (R4) connecté entre le deuxième noeud de charge et la deuxième borne de connexion; chacun desdits premier, deuxième, troisième et quatrième éléments de résistance ayant une valeur de résistance présélectionnée de sorte qu'il y a réduction de la variation d'impédance, avec la fréquence, du noeud de charge sur ledit intervalle voulu de fréquences de
fonctionnement du circuit de charge.
12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de résistance présélectionnée (R) de chaque dit élément de résistance est du même ordre que la grandeur de ladite composante inductive effective (Lamp) de l'impédance de sortie de chaque dit moyen amplificateur à la fréquence pour laquelle cette impédance de la composante inductive possède la même grandeur que l'impédance d'un condensateur externe, associé à chaque dite borne de connexion particulière, ce condensateur étant produit par lesdits moyens formant
un condensateur externe.
13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens formant un condensateur interne (Cint) connectés afin de
compenser l'inductance associée à chaque dite borne de connexion.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (C,,t) fournissent à chaque dit moyen amplificateur une capacité interne associée, et chaque dite capacité interne associée présente une impédance ayant approximativement la même grandeur que ladite valeur de résistance présélectionnée de chaque dit élément de résistance à la fréquence pour laquelle l'impédance de la capacité interne associée possède la
même grandeur que l'inductance de chaque dite borne de connexion.
15. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en qu'il comporte en outre: au moins une paire d'autres noeuds de charge (B3, B4; BS, B6; B7, B8), ladite paire ou chaque dite paire étant constituée d'un premier autre noeud de charge, sur lequel ladite première tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation, et d'un deuxième autre noeud de charge sur lequel ladite deuxième tension de référence est produite lorsque le dispositif est en cours d'utilisation; un autre circuit de charge (10, à 104) connecté entre lesdits premier et deuxième autres noeuds de charge de ladite paire ou de chaque dite paire afin d'en recevoir lesdites première et deuxième tensions de référence; et pour ladite paire ou chaque dite paire d'autres noeuds de charge: un premier autre élément de résistance connecté entre ladite sortie dudit premier moyen amplificateur de tension de référence et ledit premier autre noeud de charge de la paire considérée afin de fournir ladite première tension de référence à ce noeud; un deuxième autre élément de résistance connecté entre ledit premier autre noeud de charge de la paire considérée et ladite première borne de connexion; un troisième autre élément de résistance connecté entre ladite sortie dudit deuxième moyen amplificateur de tension de référence et ledit deuxième autre noeud de charge de la paire considérée afin de fournir ladite deuxième tension de référence à ce noeud; et un quatrième élément de résistance connecté entre ledit deuxième autre élément de charge de la paire considérée et ladite deuxième borne de connexion; chacun desdits premier, deuxième, troisième et quatrième autres
éléments de résistance ayant une valeur de résistance présélectionnée.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la valeur de résistance présélectionnée de chaque dit élément de résistance est telle que la moitié de la valeur de résistance combinée, produite par tous lesdits éléments, entre ladite sortie de chaque dit moyen amplificateur et celle desdites bornes de connexion qui lui est associée, est du même ordre que la grandeur de ladite composante inductive effective (Lanp) de l'impédance de sortie de chaque dit moyen amplificateur à la fréquence pour laquelle l'impédance de la composante inductive possède la même grandeur que l'impédance d'une capacité externe, associée à chaque dite borne de connexion particulière, cette capacité externe étant
produite par lesdits moyens formant un condensateur externe.
17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens formant un condensateur interne (Cint) connectés
afin de compenser l'inductance associée à chaque dite borne de connexion.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (Cint) fournissent à chaque dit moyen amplificateur une capacité interne associée, et chaque dite capacité interne associée possède une impédance ayant approximativement la même grandeur que la moitié de la valeur de résistance combinée, produite par tous lesdits éléments, entre ladite sortie et ladite borne de connexion, à la fréquence pour laquelle l'impédance de la capacité interne associée possède la même grandeur que
l'inductance de ladite borne de connexion.
O20
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13, 14, 17 et
18, caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne comprennent un unique condensateur interne (Cint) connecté entre les sorties
respectives desdits premier et deuxième moyens amplificateurs.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 19,
caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur externe (Cext) comprennent un unique condensateur externe connecté entre lesdites première et
deuxième bornes de connexion.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 20, caractérisé en ce que ladite valeur de résistance présélectionnée de chaque dit élément de résistance (R, R2) est telle qu'un circuit résonant associé à ladite sortie dudit ou de chaque dit moyen amplificateur fait l'objet d'un sur-amortissement, ledit circuit résonateur étant formé par ladite composante inductive effective (Lamp) de l'impédance de sortie du moyen amplificateur considéré et par les éléments de résistance connectés entre cette sortie et la borne de connexion associée à cette sortie et par lesdits moyens formant un condensateur externe qui
sont connectés à cette borne de connexion.
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le
facteur de qualité dudit circuit résonant est compris dans l'intervalle de 0,3 à 0,7.
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22,
caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (Cint) sont directement connectés à ladite ou auxdites sorties dudit ou desdits moyens
amplificateurs de tension de référence.
24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22,
caractérisé en ce que lesdits moyens formant un condensateur interne (Cint) sont connectés audit ou à chaque dit noeud de charge via un autre élément de résistance possédant une valeur de résistance du même ordre que la valeur de résistance de
chacun desdits premier et deuxième éléments de résistance.
25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 24,
caractérisé en ce que l'impédance dudit ou de chaque dit noeud de charge est
inférieure à 20 ohms sur tout ledit intervalle de fréquences de fonctionnement.
26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 25,
caractérisé en ce que ledit intervalle de fréquences de fonctionnement va du
continu jusqu'à une fréquence supérieure à 10 MHz.
27. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 26,
caractérisé en ce qu'au moins un desdits éléments de résistance est produit par une
partie de ruban métallique se trouvant à l'intérieur du dispositif.
28. Circuit caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à circuit
intégré tel que décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 27 et un ou
plusieurs condensateurs connectés, depuis l'extérieur du dispositif, à sa dite ou à chaque dite borne de connexion afin de faire fonction desdits moyens formant un
condensateur externe.
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