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Cou
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Etre
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DANS
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Gnal
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Mas-
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Eln
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Physical
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1 N
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1 m
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1 s
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1,6 Volt
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2 M
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Molecule
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Tin
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P-I
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513833A1
Family ID 29120777
Probable Assignee Philips Nv
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title COMMUTATEUR ANALOGIQUE DE COURANT EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE
Abstract
_________________________________________________________________
COMMUTATEUR ANALOGIQUE DE COURANT REALISE EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE
DANS LEQUEL UN TRANSISTOR INTERMEDIAIRE T SEPARANT L'INJECTEUR DE
COURANT S DE LA DIODE COMMUTATRICE D EST AUTO-POLARISE AU MOYEN D'UN
TRANSISTOR T DONT LE COLLECTEUR RETROCOUPLE SUR LA BASE EST RELIE A LA
BASE DE T ET A L'ANODE D'UNE DIODE D, LES EMETTEURS DE T ET T D'UNE
PART ET LES CATHODES DE D ET D D'AUTRE PART ETANT INTERCONNECTES.
APPLICATION: AU TRAITEMENT NUMERIQUE-ANALOGIQUE DU SIGNAL.
Description
_________________________________________________________________
COMMUTATEUR ANALOGIQUE DE COURANT EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE.
L'invention concerne un commutateur analogique de cou- rant realise en
technologie bipolaire dans lequel le circuit de commuta- tion comporte
une diode commutatrice et un transistor intermediaire d'isolement dont
l'emetteur est relie a une source de courant et dont le collecteur est
relie a l'anode de ladite diode commutatrice, la bor- ne d'emetteur
dudit transistor intermediaire, les bornes d'anode et de cathode de
ladite diode commutatrice constituant successivement l'entree de
signal, l'entree de signal de commutation et la sortie de signal du-
dit commutateur, ledit signal de commutation imposant a ladite diode
commutatrice soit l'etat conducteur pour lequel le courant injecte par
ladite source dans ledit transistor intermediaire est transmis vers
la- dite sortie de signal, soit l'etat non conducteur pour lequel
ledit cou- rant est derive vers ladite entree de signal de
commutation.
Un tel circuit de commutation est connu par le brevet anglais n O 1
379 591 dans lequel le transistor intermediaire a faible ca- pacite de
sortie a ete introduit pour isoler la source de courant de la diode
commutatrice et reduire ainsi la capacite parasite du dispositif.
Par ailleurs, la polarisation de ce transistor necessite l'application
sur sa base d'un potentiel fixe fourni par une source de tension exte-
rieure Le but de l'invention est de substituer a cette source
exterieu- re de polarisation un circuit integre permettant d'assurer
l'auto-pola- risation du transistor intermediaire A cet effet et
conformement a l'in- vention, ladite auto-polarisation est obtenue au
moyen d'un deuxieme transistor de meme type de conduction dont le
collecteur retrocouple sur la base est relie a la base dudit
transistor intermediaire et a l'anode d'une deuxieme diode, les
emetteurs dudit deuxieme transistor et dudit transistor intermediaire
d'une part et les cathodes de ladite deuxieme diode et de ladite diode
commutatrice d'autre part etant interconnectes.
La description suivante en regard des dessins annexes, le tout donne a
titre d'exemple fera bien comprendre comment l'invention peut etre
realisee.
La figure la represente le schema du commutateur analo- gique de
courant conforme a l'invention.
La figure lb montre le schema du meme commutateur en vue d'une
realisation sous forme de circuit integre.
La figure 2 montre le schema d'un assemblage de N com- mutations
identiques conformes au schema de la figure lb utilisable pour la
conversion numerique-analogique du signal.
Sur la figure la, le circuit de commutation comporte la diode
commutatrice D et le transistor intermediaire Ti de type PNP iso- lant
la source de courant Sde ladiode D,l'emetteur de Ti etant relie a S et
son collecteur a l'anode de Dc La borne d'emetteur de T et les bornes
d'anode et de cathode de D constituent successivement l'entree c de
signal e 1, l'entree de signal de commutation e 2 et la sortie de si-
gnal S du commutateur.
Pour que le courant Iel injecte par la source S sur l'entree e se
retrouve transmis de la sortie S ou derive vers l'entree de signal de
commutation e 2 selon la valeur du signal de commutation ap- plique
sur e 2, le transistor Ti doit etre polarise de maniere a etre en
permanence conducteur Dans l'art anterieur cette polarisation est ass-
ree par une source exterieure de tension qui porte la base de Ti a un
potentiel negatif Le courant injecte 'el est egal au courant emetteur
IE de Ti Le courant Is transmis de S ou le courant Ie 2 derive vers e
2 est alors egal au courant collecteur d IE de T. Is = I I = -t I s e
2 E +l E a et $ etant respectivement les gains de courant en base
commune et en emetteur commun de T Il est possible de s'affranchir de
la source exterieure de polarisation grace a l'auto-polarisation de Ti
obtenue conformement a l'invention au moyen du transistor T de type
PNP dont le collecteur re- trocouple sur la base est relie a la base
de Ti et a l'anode de la dio- de D, les emetteurs de T et T d'une part
et les cathodes de D et D i c d'autre part etant interconnectes.
Les transistors Ti et T supposes identiques ont les memes
caracteristiques de courants et de gains Le courant injecte Iel est
donc egal a la somme 21 E des courants emetteurs de Ti et T Le cou-
rant derive Ie 2 est toujours egal a a IE, mais dans le courant
transmis
1 s, le courant de polarisation I de T se superpose d'une facon perma-
nente au courant collecteur a IE de Ti Ce courant Io est la somme des
courants base de T et T et du courant collecteur de T. ir i
I= 2 (l -)IE + a IE= (2 a)IE.
On a donc Is IE + (2 a)IE' La tension de polarisation du circuit entre
ses bornes d'entree e et de sortie S est egale a deux fois la tension
de polarisa- tion de la diode emetteur-base d'un transistor soit
environ 1,6 Volt.
Dans une realisation sous forme de circuit integre du commutateur
conforme a l'invention schematisee sur la figure lb, les diodes De et
D sont remplacees par les diodes emetteur-base de deux transistors T
et T' de type NPN dont les collecteurs retrocouples sur c les bases
sont relies respectivement aux collecteurs de Ti et de T et dont les
emetteurs sont interconnectes sur la sortie de signal.
Le fonctionnement des commutateurs schematises sur les figures la et
lb est affecte par la valeur non negligeable du courant de
polarisation constituant une composante permanente du courant
transmis.
L'expression de Is calculee ci-dessus montre en effet que cette
composan- te permanente est du meme ordre de grandeur que la
composante intermit- tente egale au courant collecteur de Ti-ce qui
exclut l'obtention du "O" sur le signal transmis Cet inconvenient se
trouve pratiquement elimine en utilisant le circuit schematise sur la
figure 2 auto-polarise confor- mement a l'invention au moyen des
transistors T et T' et forme a partir de N circuits de commutation (T
T,, c T) identiques selon cl il-cn in le schema de la figure lb avec
les N entrees de signal e 11, e 12, en interconnectees et reliees a la
source de courant S, les N bases des transistors T 1 il, Ti 2, Tin
interconnectees sur les collecteurs de T et T' et les N sorties de
signal si, S 2, sn interconnectees sur une borne d'une resistance R
dont l'autre borne est reliee a la masse.
Le courant Ie injecte par la source de courant S, somme des courants
emetteurs des N transistors Til, Ti 2, Tin et du transis- tor T est
egal a (n + l)IE si tous les transistors sont supposes identi- ques Si
lesn diodes commutatrices formees par les jonctions emetteur- base des
transistors Tcl' Tc 2, Tcn recoivent sur leurs bornes d'en- tree de
signal de commutation e 21, e 22, e 2 n, des valeurs de signaux qui
les mettent simultanement dans p $ N etats non conducteurs et dans n p
etats conducteurs, la somme des courants derives vers les entrees de
signal de commutation correspondantes est Im = p I Le cou- rant de
polarisation I est la somme des courants base et collecteur de o
T et des courants base de Til, Ti 2 Tin On obtient tous calculs ef-
fectues: Io= (1 N)(n + 1) Io i + N l E o + 1 N + 1)n+) Le courant
transmis Is est egal a la somme des courants dans les N p diodes
commutatrices qui se trouvent dans leur etat con- ducteur et a
laquelle se superpose le courant de polarisation.
I = (n p) I + (1 B N)(n + 1)I + l'E $ + 1 N + 1 E On obtient ainsi aux
bornes de la resistance R suivant les valeurs successives donnees a p
une loi de tension determinee.
Un tel circuit peut etre avantageusement utilise pour la realisation
de convertisseurs numerique-analogique.
Le circuit de la figure 2 peut egalement etre considere comme une
ligne d'affaiblissement dont on definit le coefficient de transmission
a par le rapport de la somme des courants derives a la mas- se Im au
courant injecte dans la ligne Ie Le courant transmis utilisa- me ble I
s'ecrit: I = I I = I (1) = I (1 a) On en deduit s S e m e 'e e I
l'affaiblissement introduit par la ligne = 1 a On definit par ail-
leurs le coefficient de reflexion P de la ligne par le rapport du cou-
rant derive I au courant de polarisation I m o Compte tenu des
expressions deja etablies de Ie, Im et I les coefficients de
transmission et de reflexion ont pour valeurs: Io, les coefficients de
transmission et de reflexion ont pour valeurs:
I I m p 1 m p a =n + 1 m a-I -n+i 1 ' P-I 0-1 n+l
Si les N + 1 transistors T et T ne sont pas rigoureu- i I e 2 sement
identiques on peut ecrire a = Eaj avec aj = e 2 M y etant le PJ j I '
e 2 j e courant derive vers la borne d'entree de signal de commutation
e 2 j Le courant transmis utilisable I devient: s
I = I (1 a). s e P J
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS:
1 Commutateur analogique de courant realise en technolo- gie bipolaire
dans lequel le circuit de commutation comporte une diode commutatrice
(D) et un transistor intermediaire d'isolement (T) dont l'emetteur est
relie a une source de courant(S)et dont le collecteur est relie a
l'anode de ladite diode commutatrice, la borne d'emetteur dudit
transistor intermediaire, les bornes d'anode et de cathode de la- dite
diode commutatrice constituant successivement l'entree de signal (eh),
l'entree de signal de commutation (e 2) et la sortie de signal (s)
dudit commutateur, ledit signal de commutation imposant a ladite diode
commutatrice soit l'etat conducteur pour lequel le courant injec- te
par ladite source dans ledit transistor intermediaire est transmis
vers ladite sortie de signal, soit l'etat non conducteur pour lequel
ledit courant est derive vers ladite entree de signal de commutation,
caracterise en ce que ledit transistor intermediaire est auto-polarise
au moyen d'un deuxieme transistor (T) de meme type de conduction dont
le collecteur retrocouple sur la base est relie a la base dudit tran-
sistor intermediaire et a l'anode d'une deuxieme diode (D), les emet-
teurs dudit deuxieme transistor et dudit transistor intermediaire
d'une part et les cathodes de ladite deuxieme diode et de ladite diode
commu- tatrice d'autre part etant interconnectes.
2 Commutateur forme a partir d'un assemblage de N cir- cuits de
commutation identiques selon la revendication 1, caracterise en ce que
lesdites N entrees de signal (e 11,e 2, e eln) sontinterconnec- tees
sur l'entree de signal dudit commutateur reliee a ladite source de
courant, les N bases desdits transistors intermediaires (Til T i 2 T
in) sont interconnectees et lesdites N sorties de signal (sp, S 2 '
sn) sont interconnectees sur la sortie de signal dudit commutateur,
lesdi- tes N diodes commutatrices recevant sur leurs bornes d'entree
de signal de commutation (e 21, e 22, e 2 n) des valeurs de signaux
qui les met- tent simultanement dans p, and #x003C; N etats non
conducteurs et dans N p etats conducteurs.
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