EP0932094A1 - Dispositif de génération d'impulsions de courant à faible bruit - Google Patents

Dispositif de génération d'impulsions de courant à faible bruit Download PDF

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EP0932094A1
EP0932094A1 EP99400022A EP99400022A EP0932094A1 EP 0932094 A1 EP0932094 A1 EP 0932094A1 EP 99400022 A EP99400022 A EP 99400022A EP 99400022 A EP99400022 A EP 99400022A EP 0932094 A1 EP0932094 A1 EP 0932094A1
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EP
European Patent Office
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current
switching
polarization
generating
generation
Prior art date
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EP99400022A
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German (de)
English (en)
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EP0932094B1 (fr
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Pierre Genest
Fuji Yang
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Alcatel Lucent SAS
Nokia Inc
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Alcatel SA
Nokia Inc
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-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
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/262—Current mirrors using field-effect transistors only

Definitions

  • the field of the invention is that of pulse generation devices for current, also called charge pumps.
  • the invention relates to a pulse generation device low noise current.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the generation low noise current pulses for a phase comparator included in a synthesizer of a radiocommunication terminal.
  • each device of this type includes means for generation of current pulses, cooperating with polarization means.
  • the bias means supply bias voltage to the generating means of current pulses.
  • a device for generating current pulses with switched current mirror (cf. FIG. 1) generates current pulses by means of a controlled switching of the switching means ⁇ and ⁇ .
  • Such controlled switching is carried out at a frequency which depends on the frequency of the desired pulses.
  • two successive phases are implemented. During a first phase, the switching means ⁇ are closed and the switching means ⁇ are open, so as to create at the output (at the source of the transistor means for generating current pulses), a current flow.
  • the algebraic value of the current corresponds, for this first type of device, to that of the current leaving the source of the transistor of the biasing means.
  • the switching means ⁇ are open and the switching means ⁇ are closed so as to block the flow of current.
  • these two phases are repeated at a frequency equal to that sought for the current pulses at output and corresponding to that imposed by the command to open and close the switching means.
  • the device for generating current pulses with a cascoded current source (cf. FIG. 2), it generates current pulses by means of controlled switching by the switching means alone. ⁇ .
  • Such controlled switching is implemented at a frequency depending on that of the desired pulses.
  • the switching means ⁇ are in the open position, this state allows, at the output (at the source of the cascoded transistor), a current flow.
  • the switching means ⁇ are in the closed position, so as to block the flow of current at the output.
  • these two phases are, as for the first type of device, reiterated at a frequency equal to that sought for the current pulses at output and corresponding to that imposed by the command of the switches.
  • the polarization means of these two different types of devices of current pulse generation generate unwanted noise. Indeed, the elements included in these polarization means do not exhibit behavior ideal and therefore generate noise. Such noise (especially that due to the source or sources of current and that due to imperfections of the various elements included in the means of polarization) is recovered by the means for generating current pulses and also transmitted, possibly amplified, downstream of the latter means.
  • the biasing means have a feed rejection which is also annoying. In fact, an insufficient feed rejection disturbs the majority of the elements located downstream of the polarization means.
  • Another known solution consists in using a logic circuit with low injection of charges.
  • this other solution is also not very advantageous because it is difficult compatible with a system whose size is sought to be reduced. Indeed, such logic circuit with low charge injection requires the addition of new elements.
  • the present invention aims in particular to overcome these different disadvantages of the state of the art.
  • one of the objectives of the present invention is to provide a current pulse generation device allowing its integration into the system that uses it.
  • An additional objective of the invention is to provide such a device making it possible to greatly reduce or even eliminate the various noises generated by the polarization means.
  • Another object of the invention is to provide such a device allowing its simple manufacturing.
  • An additional objective is to provide such a device making it possible to optimize manufacturing costs.
  • the general principle of the invention therefore rests on the isolation of the means of polarization with respect to the means for generating current pulses, when a impulse must be generated.
  • the invention proposes a simple architecture which can easily be integrated in the system that uses it.
  • said polarization means and said means of generation together form a basic structure belonging to the group comprising: a switched current mirror and a cascaded current source.
  • the present invention can be implemented in particular with the two large families of current pulse generation devices.
  • said basic structure is split, so as to ability to generate positive and / or negative pulses.
  • said means of maintenance include at least one capacitive element.
  • said means of holding are constituted at least in part by the gate capacitance of a MOS transistor included in said generation means.
  • Such a characteristic has the advantage, compared to the first mode of realization, to require no additional components for a basic structure of the cascoded current source type.
  • said switching means comprise at least one switching transistor.
  • said means for switching further comprises at least one filter resistor connected in parallel on said at least one switching transistor.
  • Such a characteristic also makes it possible to reduce the number of pulses necessary to reach the value of the amplitude of the desired current. In other words, this allows faster start-up.
  • MOS transistor for "Metal Oxide Semiconductor” in English
  • parasitic elements of this transistor prevent ideal switching. It's this resistor mounted in parallel on the switching transistor which largely overcomes to the influences of parasitic elements.
  • the invention also relates to a phase comparator comprising a current pulse generation device according to the invention, as mentioned above.
  • the present invention relates to a synthesizer comprising a phase comparator according to the invention, as mentioned above.
  • the rest phase is advantageously used so that the holding means acquire the bias voltage, with the switching means in closed position.
  • the activity phase it benefits from the isolation of the means of maintaining the biasing means with the switching means in position opened.
  • the invention therefore relates to a device for generating current pulses. allowing to considerably reduce the influence of the different noises generated by the polarization means in particular on the system which uses it.
  • a device for generating current pulses comprises polarization means 31 and means 33 for generating current pulses. These polarization means 31 deliver a polarization voltage to the means 33 for generation of current pulses via switching means 321.
  • the means 31 polarization and the generation means 33 together form a basic structure to switched current mirror.
  • the polarization means 31 comprise means 311 for creating current and a source 312 of current.
  • These current creation means 311 may be a MOS transistor T 1 , the source of which is connected to the supply voltage V DD , the gate is connected to the switching means 321 and the drain is connected to the current source 312.
  • the transistor T 1 generates a noise current source 314 of the transistor T 1 and the current source 312 generates a noise current source 313 of the current source 312.
  • the generation means 33 comprise means 331 for creating current as well as switching means 322a, 322b.
  • the current creation means 331 can be a voltage-controlled MOS transistor T 2 .
  • a bias voltage is present at the input (that is to say on the gate of the transistor T2); the transistor T 2 is conducting and the current leaving the source of the transistor T 2 is therefore equal in amplitude to the value of the current passing through the source of the transistor T 1 of the biasing means 31.
  • the switching means 322a, 322b are respectively open and closed, the supply voltage V DD is present at the input (on the gate of transistor T 2 ); the transistor T 2 is blocked and the current leaving the drain of the transistor T 2 is canceled. In this way, the switching means 322a, 322b are alternately closed and open to generate a train of current pulses.
  • the holding means 34 make it possible to record and keep in memory the bias voltage. It is this bias voltage which allows the control of the current pulse generation means 33.
  • the holding means 34 apply the bias voltage at the input of the transistor T 2 , this causes the appearance of an output current at the drain of this transistor T 2 . This generates a current pulse.
  • the holding means 34 and the generation means 33 are disconnected from the biasing means 31.
  • the generation means 33 can generate one or more non-tainted current pulses of noise from sources 313 and 314 of noise current from transistor T 1 and from the current source.
  • the switching means 322a, 322b respectively close and open, the supply voltage is applied to the input of the gate of the transistor T 2 which becomes blocked and no longer lets the current pass. In other words, the drain current of transistor T 2 is canceled and causes the output current to return to zero. This operation is maintained by alternating switching of the means 322a and 322b for switching at the frequency of the desired current pulses.
  • the switching means 321, 322a and 322b advantageously comprise each a switching transistor.
  • These holding means 34 advantageously comprise at least one element capacitive.
  • this basic structure of the switched current mirror type can be duplicated, in a manner known to those skilled in the art, so as to be able to generate positive current pulses and / or negative current pulses.
  • a device for generating current pulses comprises polarization means 41 and means 43 for generating current pulses. These polarization means 41 deliver a polarization voltage to the means 43 for generation of current pulses via switching means 421.
  • the means 41 polarization and the generation means 43 together form a basic structure to cascoded current source.
  • the polarization means 41 comprise means 311 for creating current and a source 312 of current described for the first embodiment.
  • these elements namely the MOS transistor T 1 and the current source 312, themselves have parasitic elements which respectively generate a source 314 of noise current from transistor T 1 and a source 313 of noise current from the current source 312.
  • the gate and the drain of the transistor T 1 are connected.
  • the means 43 for generating comprise means 431 and 432 for creating current as well as means 421 and 422 for switching.
  • the means 431 for creating current can be a voltage-controlled MOS transistor T 2 .
  • the means 432 for creating current can also be a MOS transistor T 3 .
  • the gate of the transistor T 2 is connected to the switching means 421.
  • the source of this same transistor T 2 is connected to the supply voltage.
  • the drain of transistor T 2 is connected, on the one hand to the source of this transistor T 3 , and on the other hand, to switching means 422.
  • the gate of transistor T 3 is connected to a DC voltage supply source delivering a bias voltage.
  • the output of this current pulse generation device takes place on the drain of this transistor T 3 .
  • the holding means 44 record the bias voltage applied to its terminals. In this way, once the switching means 421 are in the open position, the bias voltage maintained across the terminals of the holding means 44 is applied to the input of the transistor T 2 . This has the effect that the transistor T 2 lets pass the current which is found at the output at the drain of this transistor T 2 .
  • the gate of the transistor T 3 being connected to the bias voltage, if the switching means 422 are open, the transistor T 3 turns on. This causes a rise in output current at the drain of transistor T 3 . When the switching means 422 close, the transistor T 3 goes into blocked mode. It follows, at the output, a fallout of the current.
  • Such a basic structure can also be split, in a manner known from those skilled in the art, to generate positive and / or negative impulses.
  • the switching means 421 and 422 comprise at least one switching transistor and the holding means 44 comprise at least one capacitive element.
  • the holding means 44 can also be constituted at least in part by the gate capacitance of the MOS transistor T 2 included in the generating means 431. This has the advantage of saving at least one component, since no additional element is to be added.
  • the switching means 421 consist of a switching transistor
  • they comprise at least one filter resistor 45 mounted in parallel on this transistor. That is to say, this filter resistor 45 is connected between the drain and the source of the switching transistor.
  • this filter resistor 45 is connected between the drain and the source of the switching transistor.
  • the relatively small value of the resistor 45 (10 times lower for example than that of R dsoff of the switching transistor) also makes it possible to reduce the value of the equivalent resistance of these two resistors in parallel. Consequently, the current at the output of the transistor increases more in intensity than if the filtering resistor 45 is not present. This has the effect of reducing the number of pulses necessary to obtain a current pulse having a fixed amplitude equal to that of the current pulses of the current pulse train established as illustrated in FIG. 5.
  • a train 54 established of current pulses not marred by noise is generated for example by virtue of the variant described above.
  • This train 54 established of current pulses has an amplitude I 0 as well as a period T imposed by the rhythm of the switching means 422 (see FIG. 4).
  • a transition zone 51 is necessary to reach this stream 54 of current pulses.
  • Such a transition zone 51 corresponds to a gradual rise in the amplitudes of the current pulses located in this zone 51.
  • a first current pulse 52 and a second current pulse 53 have respectively an amplitude I 1 and I 2 different from that of train 54 established with current pulses I 0 .
  • the number is reduced of current pulses 52 and 53 necessary for establishing the amplitude of train 54 of current pulses.
  • a device for generating low noise current pulses can be included in the output stage of a phase comparator, itself included in a frequency synthesizer.
  • Such a device can for example be used in a terminal radio communication.
  • the means 321 or 421 of switching can be in the setting position (closed position).
  • these switching means 321 or 421 can be in the position of operation (open position).

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de génération d'impulsions de courant, du type comprenant des moyens (33) de génération d'impulsions de courant et des moyens (31) de polarisation. Selon l'invention, ledit dispositif comprend en outre des moyens (34) de maintien de ladite tension de polarisation, reliés d'une part auxdits moyens (33) de génération et d'autre part, via des moyens (321) de commutation, auxdits moyens (31) de polarisation, et lesdits moyens (321) de commutation peuvent prendre successivement une position fermée, dite de réglage, dans laquelle ils relient lesdits moyens (34) de maintien auxdits moyens (31) de polarisation et une position ouverte, dite de fonctionnement, dans laquelle ils isolent lesdits moyens (34) de maintien desdits moyens (31) de polarisation de façon que lesdits moyens (33) de génération génèrent au moins une impulsion de courant à faible bruit. L'invention concerne également un comparateur de phase, un synthétiseur et une utilisation dans un terminal de radiocommunication correspondants. <IMAGE>

Description

Le domaine de l'invention est celui des dispositifs de génération d'impulsions de courant, aussi appelés pompes de charges.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de génération d'impulsions de courant à faible bruit.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la génération d'impulsions de courant à faible bruit pour un comparateur de phase compris dans un synthétiseur d'un terminal de radiocommunication.
D'une façon générale, chaque dispositif de ce type comprend des moyens de génération d'impulsions de courant, coopérant avec des moyens de polarisation. Les moyens de polarisation fournissent une tension de polarisation aux moyens de génération d'impulsions de courant.
On distingue deux grandes familles de dispositifs de génération d'impulsions de courant selon la structure de base formée par les moyens de polarisation et les moyens de génération d'impulsions de courant. En effet, cette structure de base est soit de type miroir de courant commuté, soit de type source de courant cascodée.
On rappelle que, d'une façon générale, un dispositif de génération d'impulsions de courant à miroir de courant commuté (cf. figure 1) génère des impulsions de courant grâce à une commutation commandée des moyens de commutation ϕ et ϕ . Une telle commutation commandée est réalisée à une fréquence fonction de la fréquence des impulsions désirée. Ainsi, pour générer une impulsion de courant, deux phases successives sont mises en oeuvre. Lors d'une première phase, les moyens de commutation ϕ sont fermés et les moyens de commutation ϕ sont ouverts, de façon à créer en sortie (au niveau de la source du transistor des moyens de génération d'impulsions de courant), un passage du courant. La valeur algébrique du courant correspond, pour ce premier type de dispositif, à celle du courant sortant de la source du transistor des moyens de polarisation. Lors d'une seconde phase, les moyens de commutation ϕ sont ouverts et les moyens de commutation ϕ sont fermés, de façon à bloquer le passage du courant. Pour générer un train d'impulsions de courant, ces deux phases sont réitérées à une fréquence égale à celle recherchée pour les impulsions de courant en sortie et correspondant à celle imposée par la commande d'ouverture et de fermeture des moyens de commutation.
Quant au dispositif de génération d'impulsions de courant à source de courant cascodée (cf figure 2), il génère des impulsions de courant grâce à une commutation commandée des seuls moyens de commutation ϕ. Une telle commutation commandée est mise en oeuvre à une fréquence fonction de celle des impulsions désirée. Lors d'une première phase, les moyens de commutation ϕ sont en position ouverte, cet état permet, en sortie (au niveau de la source du transistor cascodée), un passage du courant. Lors d'une seconde phase, les moyens de commutation ϕ sont en position fermée, de façon à bloquer en sortie le passage du courant. Pour générer un train d'impulsions de courant, ces deux phases sont, comme pour le premier type de dispositif, réitérées à une fréquence égale à celle recherchée pour les impulsions de courant en sortie et correspondant à celle imposée par la commande des commutations.
Cependant, les moyens de polarisation de ces deux différents types de dispositifs de génération d'impulsions de courant génèrent du bruit indésirable. En effet, les éléments compris dans ces moyens de polarisation ne présentent pas un comportement idéal et donc génèrent du bruit. Un tel bruit (notamment celui dû à la ou aux sources de courant et celui dû aux imperfections des divers éléments compris dans les moyens de polarisation) est récupéré par les moyens de génération d'impulsions de courant et également transmis, éventuellement de façon amplifiée, en aval de ces derniers moyens.
Par ailleurs, les moyens de polarisation présentent une réjection d'alimentation qui est également gênante. En effet, une réjection d'alimentation insuffisante perturbe la majorité des éléments situés en aval des moyens de polarisation.
On connaít dans l'état de la technique une solution visant à diminuer le bruit. Cette solution consiste à isoler les alimentations du système les utilisant. Une telle solution n'est pas satisfaisante car difficilement compatible avec un système intégré. En effet, d'importants couplages restent présents à l'intérieur du système, engendrant des perturbations.
Une autre solution connue consiste à utiliser un circuit logique à faible injection de charges. Or, cette autre solution est également peu avantageuse car difficilement compatible avec un système dont on cherche à diminuer l'encombrement. En effet, un tel circuit logique à faible injection de charges nécessite l'ajout de nouveaux éléments.
La présente invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir un dispositif de génération d'impulsions de courant permettant son intégration dans le système qui l'utilise.
Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir un tel dispositif permettant de réduire fortement, voire supprimer les différents bruits engendrés par les moyens de polarisation.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif permettant sa fabrication de façon simple.
Un objectif complémentaire est de fournir un tel dispositif permettant d'optimiser les coûts de fabrication.
Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaítront par la suite, sont atteints, selon l'invention, à l'aide d'un dispositif de génération d'impulsions de courant, du type comprenant des moyens de génération d'impulsions de courant et des moyens de polarisation, fournissant une tension de polarisation auxdits moyens de génération,
   caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre des moyens de maintien de ladite tension de polarisation, reliés d'une part auxdits moyens de génération et d'autre part, via des moyens de commutation, auxdits moyens de polarisation,
   et en ce que lesdits moyens de commutation peuvent prendre successivement les deux positions suivantes :
  • une position fermée, dite de réglage, dans laquelle ils relient lesdits moyens de maintien auxdits moyens de polarisation, de façon que lesdits moyens de maintien acquièrent ladite tension de polarisation fournie par lesdits moyens de polarisation;
  • une position ouverte, dite de fonctionnement, dans laquelle ils isolent lesdits moyens de maintien desdits moyens de polarisation, lesdits moyens de maintien fournissant auxdits moyens de génération ladite tension de polarisation préalablement acquise, de façon que lesdits moyens de génération génèrent au moins une impulsion de courant à faible bruit.
Le principe général de l'invention repose donc sur l'isolement des moyens de polarisation par rapport aux moyens de génération d'impulsions de courant, lorsqu'une impulsion doit être générée.
En d'autres termes, on empêche la transmission du bruit généré par les moyens de polarisation.
Ainsi, l'invention propose une architecture simple que l'on peut aisément intégrer dans le système qui l'utilise.
Il est à noter que l'introduction des moyens de maintien et de commutation présente un coût peu élevé.
De façon avantageuse, lesdits moyens de polarisation et lesdits moyens de génération forment ensemble une structure de base appartenant au groupe comprenant : un miroir de courant commuté et une source de courant cascodée.
Ainsi, la présente invention peut être mise en oeuvre notamment avec les deux grandes familles de dispositifs de génération d'impulsions de courant.
Selon une variante avantageuse, ladite structure de base est dédoublée, de façon à pouvoir générer des impulsions positives et/ou des impulsions négatives.
Il est clair que, d'une façon générale, la présente invention peut être mise en oeuvre quelles que soient les modifications connues et apportées aux structures de base.
Dans un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens de maintien comprennent au moins un élément capacitif.
Dans un second mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens de maintien sont constitués au moins en partie par la capacité de grille d'un transistor MOS compris dans lesdits moyens de génération.
Une telle caractéristique présente l'avantage, par rapport au premier mode de réalisation, de ne nécessiter aucun composant supplémentaire pour une structure de base du type à source de courant cascodée.
Avantageusement, lesdits moyens de commutation comprennent au moins un transistor de commutation.
Il est clair que tout dispositif à commutation connu peut être utilisé.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits moyens de commutation comprennent en outre au moins une résistance de filtrage montée en parallèle sur ledit au moins un transistor de commutation.
Ainsi, cette résistance montée en parallèle sur le transistor de commutation coopère avec l'élément capacitif des moyens de maintien pour filtrer le bruit.
Une telle caractéristique permet également de diminuer le nombre d'impulsions nécessaires pour atteindre la valeur de l'amplitude du courant désirée. En d'autres termes, cela autorise un démarrage plus rapide. En effet, en pratique lorsqu'un transistor MOS (pour "Metal Oxyde Semiconductor" en anglais) joue le rôle des moyens de commutation, des éléments parasites de ce transistor empêchent la commutation idéale. C'est cette résistance montée en parallèle sur le transistor de commutation qui pallie en grande partie aux influences des éléments parasites.
Cela permet aussi de n'effectuer qu'une seule acquisition et donc une seule phase de réglage.
L'invention concerne également un comparateur de phase comprenant un dispositif de génération d'impulsions de courant selon l'invention, tel que précité.
En outre, la présente invention concerne un synthétiseur comprenant un comparateur de phase selon l'invention, tel que précité.
L'invention peut notamment être utilisée dans un terminal de radiocommunication d'un dispositif de génération d'impulsions de courant selon l'invention, lesdits moyens de commutation dudit dispositif pouvant prendre :
  • ladite position de fonctionnement lorsque ledit terminal est dans une phase d'émission et/ou de réception ;
  • ladite position de réglage lorsque ledit terminal est dans une phase d'inactivité.
   En effet, le terminal disposant d'une phase de repos et d'une phase d'activité peut mettre en oeuvre le dispositif de génération d'impulsions de courant à faible bruit selon l'invention.
La phase de repos est avantageusement utilisée pour que les moyens de maintien fassent l'acquisition de la tension de polarisation, avec les moyens de commutation en position fermée. Quant à la phase d'activité, elle bénéficie de l'isolement des moyens de maintien des moyens de polarisation avec les moyens de commutation en position ouverte.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre de simples exemples indicatifs et non limitatifs et des dessins annexés dans lesquels:
  • les figures 1 et 2 illustrent chacune un dispositif connu de génération d'impulsions de courant, à structure de base respectivement de type miroir de courant commuté (fig.1) et de type source de courant cascodée (fig.2) ;
  • la figure 3 illustre un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation particulier d'un dispositif, selon l'invention, de génération d'impulsions de courant ;
  • la figure 4 illustre un schéma simplifié d'un second mode de réalisation particulier d'un dispositif, selon l'invention, de génération d'impulsions de courant ; et
  • la figure 5 illustre un schéma simplifié d'un train d'impulsions de courant généré par une variante de réalisation du dispositif selon l'invention de la figure 4.
L'invention concerne donc un dispositif de génération d'impulsions de courant permettant de diminuer considérablement l'influence des différents bruits générés par les moyens de polarisation notamment sur le système qui l'utilise.
On présente maintenant, en relation avec le schéma de la figure 3, un premier mode de réalisation d'un dispositif, selon l'invention, de génération d'impulsions de courant.
De façon classique, un dispositif de génération d'impulsions de courant comprend des moyens 31 de polarisation et des moyens 33 de génération d'impulsions de courant. Ces moyens 31 de polarisation délivrent une tension de polarisation aux moyens 33 de génération d'impulsions de courant via des moyens 321 de commutation. Dans ce premier mode de réalisation d'un dispositif de génération d'impulsions de courant, les moyens 31 de polarisation et les moyens 33 de génération forment ensemble une structure de base à miroir de courant commuté.
Egalement de façon classique, les moyens 31 de polarisation comprennent des moyens 311 de création de courant et une source 312 de courant. Ces moyens 311 de création de courant peuvent être un transistor MOS T1, dont la source est reliée à la tension d'alimentation VDD, la grille est reliée aux moyens 321 de commutation et le drain est relié à la source 312 de courant. Ces éléments, à savoir le transistor T1 et la source 312 de courant, présentent eux-mêmes des éléments parasites entraínant une génération de courant parasite. Ainsi, le transistor T1 génère une source 314 de courant de bruit du transistor T1 et la source 312 de courant génère une source 313 de courant de bruit de la source 312 de courant.
Toujours de façon classique, les moyens 33 de génération comprennent des moyens 331 de création de courant ainsi que des moyens 322a, 322b de commutation. Les moyens 331 de création de courant peuvent être un transistor MOS T2 commandé en tension. Ainsi, lorsque les moyens 322a, 322b de commutation sont respectivement fermés et ouverts, une tension de polarisation se présente en entrée (c'est-à-dire sur la grille du transistor T2) ; le transistor T2 est passant et le courant sortant de la source du transistor T2 est donc égal en amplitude à la valeur du courant traversant la source du transistor T1 des moyens 31 de polarisation. A l'inverse, lorsque les moyens 322a, 322b de commutation sont respectivement ouverts et fermés, la tension d'alimentation VDD se présente en entrée (sur la grille du transistor T2) ; le transistor T2 est bloqué et le courant sortant du drain du transistor T2 s'annule. De cette manière, les moyens 322a, 322b de commutation sont alternativement fermés et ouverts pour générer un train d'impulsions de courant.
Selon l'invention, le dispositif de génération d'impulsions de courant comprend en outre des moyens 34 de maintien de la tension de polarisation, reliés d'une part aux moyens 33 de génération, et d'autre part, via des moyens 321 de commutation, aux moyens 31 de polarisation. Les moyens 321 de commutation peuvent occuper successivement les deux positions suivantes :
  • une position fermée, dite de réglage, dans laquelle ils relient les moyens 34 de maintien aux moyens 31 de polarisation, de façon que les moyens 34 de maintien acquièrent la tension de polarisation fournie par les moyens 31 de polarisation ;
  • une position ouverte, dite de fonctionnement, dans laquelle ils isolent les moyens 34 de maintien des moyens 31 de polarisation, les moyens 34 de maintien fournissant aux moyens 33 de génération la tension de polarisation préalablement acquise, de façon que les moyens 33 de génération génèrent au moins une impulsion de courant à faible bruit.
De cette façon, en phase de réglage (c'est-à-dire lorsque les moyens 321 de commutation sont en position fermée) les moyens 34 de maintien permettent d'enregistrer et de conserver en mémoire la tension de polarisation. C'est cette tension de polarisation qui permet la commande des moyens 33 de génération d'impulsion de courant. Ainsi, si les moyens 34 de maintien appliquent la tension de polarisation en entrée du transistor T2, cela provoque l'apparition d'un courant de sortie au niveau du drain de ce transistor T2. Cela permet de générer une impulsion de courant.
Lorsque ces moyens 321 de commutation sont en position ouverte, les moyens 34 de maintien et les moyens 33 de génération se retrouvent déconnectés des moyens 31 de polarisation. De cette manière, les moyens 33 de génération peuvent générer une ou plusieurs impulsions de courant non entachées de bruit provenant des sources 313 et 314 de courant de bruit du transistor T1 et de la source de courant.
Lorsque les moyens 322a, 322b de commutation respectivement se ferment et s'ouvrent, la tension d'alimentation est appliquée en entrée de la grille du transistor T2 qui devient bloqué et ne laisse plus le courant passer. En d'autres termes, le courant du drain du transistor T2 s'annule et provoque le retour à zéro du courant de sortie. Ce fonctionnement est entretenu grâce à la commutation alternée des moyens 322a et 322b de commutation à la fréquence des impulsions de courant voulue.
Les moyens 321, 322a et 322b de commutation comprennent avantageusement chacun un transistor de commutation.
Il est clair qu'au bout d'un certain temps, les moyens 34 de maintien s'étant déchargés, ne présentent plus la tension de polarisation à ses bornes et donc un rafraíchissement peut être nécessaire en réitérant la phase de réglage.
Ces moyens 34 de maintien comprennent avantageusement au moins un élément capacitif.
Il est à noter que cette structure de base de type à miroir de courant commuté peut être dédoublée, de façon connue de l'homme du métier, de façon à pouvoir générer des impulsions de courant positives et/ou des impulsions de courant négatives.
On présente maintenant, en relation avec le schéma de la figure 4, un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention de génération d'impulsions de courant.
De façon classique, un dispositif de génération d'impulsions de courant comprend des moyens 41 de polarisation et des moyens 43 de génération d'impulsions de courant. Ces moyens 41 de polarisation délivrent une tension de polarisation aux moyens 43 de génération d'impulsions de courant via des moyens 421 de commutation. Dans ce second mode de réalisation d'un dispositif de génération d'impulsions de courant, les moyens 41 de polarisation et les moyens 43 de génération forment ensemble une structure de base à source de courant cascodée.
Egalement de façon classique, les moyens 41 de polarisation comprennent des moyens 311 de création de courant et une source 312 de courant décrits pour le premier mode de réalisation. De même, ces éléments, à savoir le transistor MOS T1 et la source 312 de courant, présentent eux-mêmes des éléments parasites qui génèrent respectivement une source 314 de courant de bruit du transistor T1 et une source 313 de courant de bruit de la source 312 de courant. Cependant, selon le second mode de réalisation de la présente invention, la grille et le drain du transistor T1 sont reliés.
Toujours de façon classique, les moyens 43 de génération comprennent des moyens 431 et 432 de création de courant ainsi que des moyens 421 et 422 de commutation. Les moyens 431 de création de courant peuvent être un transistor MOS T2 commandé en tension. De même, les moyens 432 de création de courant peuvent également être un transistor MOS T3. La grille du transistor T2 est reliée aux moyens 421 de commutation. La souce de ce même transistor T2 est reliée à la tension d'alimentation. Le drain du transistor T2 est relié, d'une part à la source de ce transistor T3, et d'autre part, aux moyens 422 de commutation. La grille du transistor T3 est reliée à une source d'alimentation en tension continue délivrant une tension de polarisation. La sortie de ce dispositif de génération d'impulsions de courant s'effectue sur le drain de ce transistor T3.
Selon l'invention, le dispositif de génération d'impulsions de courant comprend en outre des moyens 44 de maintien de la tension de polarisation, reliés d'une part aux moyens 43 de génération, et d'autre part, via des moyens 421 de commutation, aux moyens 41 de polarisation. Les moyens 421 de commutation peuvent occuper successivement les deux positions suivantes :
  • une position fermée, dite de réglage, dans laquelle ils relient les moyens 44 de maintien aux moyens 41 de polarisation, de façon que les moyens 44 de maintien acquièrent la tension de polarisation fournie par les moyens 41 de polarisation ;
  • une position ouverte, dite de fonctionnement, dans laquelle ils isolent les moyens 44 de maintien des moyens 41 de polarisation, les moyens 44 de maintien fournissant aux moyens 43 de génération la tension de polarisation préalablement acquise, de façon que les moyens 43 de génération génèrent au moins une impulsion de courant à faible bruit.
Lorsque les moyens 421 de commutation sont en position fermée, les moyens 44 de maintien enregistrent la tension de polarisation appliquée à ses bornes. De cette manière, une fois que les moyens 421 de commutation sont en position ouverte, la tension de polarisation maintenue aux bornes des moyens 44 de maintien est appliquée en entrée du transistor T2. Cela a pour effet que le transistor T2 laisse passer le courant qui se retrouve en sortie au niveau du drain de ce transistor T2. La grille du transistor T3 étant connectée à la tension de polarisation, si les moyens 422 de commutation sont ouverts, le transistor T3 devient passant. Cela provoque une montée de courant en sortie au niveau du drain du transistor T3. Lorsque les moyens 422 de commutation se ferment, le transistor T3 passe en mode bloqué. Il s'ensuit, en sortie, une retombée du courant.
De cette manière, une impulsion de courant est générée. La génération d'une deuxième impulsion de courant est réalisée grâce à une nouvelle fermeture et ouverture des moyens 422 de commutation. Ainsi, un train d'impulsions de courant est généré au rythme des commutations de ces moyens 422 de commutation.
Une telle structure de base peut également être dédoublée, de façon connue de l'homme du métier, pour générer des impulsions positives et/ou négatives.
Comme pour le premier mode de réalisation de la présente invention, les moyens 421 et 422 de commutation comprennent au moins un transistor de commutation et les moyens 44 de maintien comprennent au moins un élément capacitif. Il convient de noter que les moyens 44 de maintien peuvent également être constitués au moins en partie par la capacité de grille du transistor MOS T2 compris dans les moyens 431 de génération. Cela présente l'avantage de faire l'économie d'au moins un composant, car aucun élément supplémentaire n'est à rajouter.
Il est clair qu'un rafraíchissement de la tension de polarisation aux bornes des moyens 44 de maintien peut être opéré notamment lors d'une décharge importante par exemple de l'élément capacitif de ces moyens 44 de maintien.
Selon une variante avantageuse, lorsque les moyens 421 de commutation sont constitués d'un transistor de commutation, ils comprennent au moins une résistance 45 de filtrage montée en parallèle sur ce transistor. C'est-à-dire que cette résistance 45 de filtrage se trouve connectée entre le drain et la source du transistor de commutation. Cela permet, par association de la résistance 45 avec l'élément capacitif des moyens 44 de maintien, de créer un filtre passe-bas, filtrant de cette manière, les bruits générés par les sources 313 et 314 de courant de bruit. En outre, la valeur relativement petite de la résistance 45 (10 fois inférieure par exemple à celle de Rdsoff du transistor de commutation) permet également de réduire la valeur de la résistance équivalente de ces deux résistances en parallèle. En conséquence, le courant en sortie du transistor augmente plus en intensité que si la résistance 45 de filtrage n'est pas présente. Cela a pour effet de diminuer le nombre d'impulsions nécessaires à l'obtention d'une impulsion de courant ayant une amplitude fixe et égale à celle des impulsions de courant du train d'impulsions de courant établi tel qu'illustré en figure 5.
On présente maintenant, en relation avec le schéma de la figure 5, un train d'impulsions de courant généré par la variante (adjonction d'une résistance 45 de filtrage en parallèle sur les moyens 421 de commutation) de la figure 4.
Un train 54 établi d'impulsions de courant non entachés de bruit est généré par exemple grâce à la variante décrite précédemment. Ce train 54 établi d'impulsions de courant présente une amplitude I0 ainsi qu'une période T imposée par le rythme des moyens 422 de commutation (cf figure 4). Pour parvenir à ce train 54 établi d'impulsions de courant, une zone de transition 51 est nécessaire. Une telle zone de transition 51 correspond à une montée progressive des amplitudes des impulsions de courant situées dans cette zone 51. Ainsi, une première impulsion 52 de courant et une deuxième impulsion 53 de courant présentent respectivement une amplitude I1 et I2 différentes de celle du train 54 établi d'impulsions de courant I0.
Selon la variante avantageuse de la présente invention décrite plus haut (ajout d'une résistance 45 dans les moyens 421 de commutation), on diminue le nombre d'impulsions de courant 52 et 53 nécessaires à l'établissement de l'amplitude du train 54 d'impulsions de courant.
Un dispositif de génération d'impulsions de courant à faible bruit, selon l'invention, peut être compris dans l'étage de sortie d'un comparateur de phase, lui-même compris dans un synthétiseur de fréquence.
Un tel dispositif, selon l'invention, peut par exemple être utilisé dans un terminal de radiocommunication.
Lors d'une phase d'inactivité, par exemple sur un intervalle de temps (pour "time slot" en anglais) de la trame non destiné à la communication du terminal (via une station de base associée à la cellule dans laquelle il se trouve), les moyens 321 ou 421 de commutation peuvent être dans la position de réglage (position fermée).
Lors d'une phase d'activité, par exemple lors d'une phase de réception et/ou émission, ces moyens 321 ou 421 de commutation peuvent être dans la position de fonctionnement (position ouverte).

Claims (10)

  1. Dispositif de génération d'impulsions de courant, du type comprenant des moyens (33) de génération d'impulsions de courant et des moyens (31) de polarisation, fournissant une tension de polarisation auxdits moyens (33) de génération,
       caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre des moyens (34) de maintien de ladite tension de polarisation, reliés d'une part auxdits moyens (33) de génération et d'autre part, via des moyens (321) de commutation, auxdits moyens (31) de polarisation,
       et en ce que lesdits moyens (321) de commutation peuvent prendre successivement les deux positions suivantes :
    une position fermée, dite de réglage, dans laquelle ils relient lesdits moyens (34) de maintien auxdits moyens (31) de polarisation, de façon que lesdits moyens (34) de maintien acquièrent ladite tension de polarisation fournie par lesdits moyens (31) de polarisation ;
    une position ouverte, dite de fonctionnement, dans laquelle ils isolent lesdits moyens (34) de maintien desdits moyens (31) de polarisation, lesdits moyens (34) de maintien fournissant auxdits moyens (33) de génération ladite tension de polarisation préalablement acquise, de façon que lesdits moyens (33) de génération génèrent au moins une impulsion (51) de courant à faible bruit.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (31) de polarisation et lesdits moyens (33) de génération forment ensemble une structure de base appartenant au groupe comprenant : un miroir de courant commuté et une source de courant cascodée.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite structure de base est dédoublée, de façon à pouvoir générer des impulsions positives et/ou des impulsions négatives.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (34) de maintien comprennent au moins un élément capacitif.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, lesdits moyens (31) de polarisation et lesdits moyens (33) de génération formant ensemble une structure de base, éventuellement dédoublée, du type source de courant cascodée, caractérisé en ce que lesdits moyens (34) de maintien sont constitués au moins en partie par la capacité de grille d'un transistor MOS compris dans lesdits moyens (33) de génération.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens (321, 322a et 322b ; 421, 422) de commutation comprennent au moins un transistor de commutation.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (321 ; 421) de commutation comprennent en outre au moins une résistance (45) de filtrage montée en parallèle sur ledit au moins un transistor de commutation.
  8. Comparateur de phase, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de génération d'impulsions de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. Synthétiseur, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur de phase selon la revendication 8.
  10. Utilisation dans un terminal de radiocommunication d'un dispositif de génération d'impulsions de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lesdits moyens (321; 421) de commutation dudit dispositif pouvant prendre :
    ladite position de fonctionnement lorsque ledit terminal est dans une phase d'émission et/ou de réception ;
    ladite position de réglage lorsque ledit terminal est dans une phase d'inactivité.
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