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Résumé

La tendance visant à intégrer sur un même substrat, des circuits mixtes analogiques / numériques sert de moteur au développement d'une conception de circuits analogiques compatible avec les technologies cmos numériques existantes. Le potentiel des technologies cmos pour le traitement analogique est cependant inférieur à celui des technologies bipolaires. Concernant l'aspect fréquentiel, le travail en mode de courant permet de profiter au maximum de la bande passante des fonctions cmos en évitant une limitation supplémentaire inhérente au travail en mode de tension. Une fonction de base, le convoyeur de courant, permet de travailler non seulement en mode de courant, mais autorise éventuellement un mode de tension simultané. Deux réalisations de convoyeurs sont abordées. La première est à vocation généraliste, et permet de traiter diverses applications, dont quelques-unes sont évoquées. La deuxième est orientée vers la mesure de courant dans les interrupteurs vdmos multicellulaires, dans le cadre des technologies de puissance intelligente. Une deuxième fonction, fortement utilisée en numérique, est quasi-inexistante en analogique : la mémoire. Le seul fait de vouloir stocker une valeur oblige à faire appel au stockage numérique, avec les dépenses de convertisseurs A/N et N/A associées. Dans un premier temps, une structure eeprom est validée sur une technologie cmos générique à double niveau de polysilicium. La qualité de rétention observée est compatible avec les contraintes analogiques. Outre ce dernier aspect, l'intérêt de cette mémoire réside dans son concept d'adressage qui permet de diminuer considérablement le nombre d'interrupteurs externes et donc le nombre de connexions avec le circuit. Un deuxième circuit, réalisé en technologie ¿ smart power ¿ capable de supporter les tensions élevées requises pour l'inscription, décrit un asservissement de l'écriture d'une valeur analogique. Une étude exhaustive est menée sur la structure eeprom utilisée. Notamment, l'influence des capacités à armature diffusée faiblement dopée sur la précision de l'inscription est quantifiée.

Abstract

Interest in cmos analog circuit design is leading by the need of integrating analog functions beside digital part, in existing cmos technologies. Yet, analog capabilities of cmos technologies are known to be less efficient than bipolar ones. Frequency limitations can be greatly improved by current mode design, allowing a bandwith close to the cmos function one, by cancelling further limitation inherent to voltage mode. A main block for current mode approach is the current conveyor, which may also simultaneously work in voltage mode. Two current conveyors are designed in this work. The first is a current conveyor usable in general applications. Some of these applications are reviewed. The second current conveyor is designed especially for current sensing in multicells vdmos, for smart power technologies. A second function, widely used in digital design, does not exist in the analog field: memory. If you need to store a value, you are obliged to use digital memories, and to assume the additional cost for the needed A/N and N/A converters. A first eeprom is integrated and validated on a standard cmos technology with a double polysilicon level. The retention quality is observed to be analog compatible. Moreover, an interesting addressing method allow a drastic reduction of external drivers to be used. A second design, realised with a smart power technology, which allow the use of high voltages, shows a system which control the write of analog values. An exhaustive study is done for the eeprom structure used. Influence from capacitances with lightly doped armature on write accuracy is estimated.

Mots-Clés / Keywords

Transconductance amplifier; Current mode; Current conveyor; Analog design; Effet tunnel Fowler-Nordheim; EEPROM analogique; Mémoire analogique non-volatile; Puissance intelligente; Mesure de courant; Amplificateur opérationnel; Amplificateur à transconductance; Mode de courant; Convoyeur de courant; Conception analogique; Fowler-Nordheim tunneling; Analog EEPROM; Analog non-volatile memories; Smart power; Current sensing; Operational floating amplifier;