10.4.2 Dimensionnement
Chacune des 6 LEDs composant un pixel présente une capacité parasite estimée à 85 fF. La
capacité parasite totale pour un pixel est donc Cp ar asi t e= 6 ×CLE D= 510 fF. Lors de l’allumage
des LEDs, avec une évolution du potentiel d’anode de GND à 2,25 V, la charge absorbée par
cette capacité est Qpar asi t e = Cpar asi t e× ∆VLE D≈ 1,15 pC. Avec VB variant de GND à Vcor e
lors de l’allumage, le pixel a besoin d’une capacité de compensation d’une valeur définie par l’équation 10.7.
Ccomp=Cp ar asi t e× ∆VLE D
∆VB ≈ 960 f F (10.7)
Ccomp: Valeur de la capacité de compensation
Cp ar asi t e: Valeur de la capacité parasite
∆VLE D: Dynamque d’évolution de la tension appliqées aux LEDs ∆VB: Dynamque d’évolution du potentiel au nœud B
Ce calcul de la valeur de Ccompest réalisé dans un cas idéal, sous l’hypothèse que Ipi xest égal
à ILE D, et que la capacité parasite est chargée uniquement par l’injection due au mécanisme
de compensation. La consommation de la jonction des LEDs est directement liée à la tension appliquée à leurs bornes, et donc au niveau de charge de la capacité parasite. Cette hypothèse n’est alors vérifiée que si la durée de l’injection est négligeable, de manière à ce que la charge
électrique fournie par Ipi xà la capacité prasite durant la phase d’allumage le soit aussi. Dans
un circuit réel, réaliser une injection de charges instantanée est bien sûr impossible, cela impliquerait l’existence de courants infinis au travers des différents transistors. La rapidité de l’injection est en effet limitée par les courant maximums permis par l’inverseur, ainsi que par
le transistor Tc asc. La capacité parasite est alors chargée par un courant défini par l’équation 10.8.
Ipar asi t e= Ii n j ec t+ Ipi x− ILE D (10.8)
Ipar asi t e: Courant traverssant la capacité parasute
Ii n j ec t: Courant injecté par le mécanisme de compensation
Ipi x: Courant généré par la source du circui pixel
ILE D: Courant traverssant la jontion de la LED
La capacité parasite recevant une partie du courant Ipi x, la valeur de la capacité de
com-pensation doit être réduite par rapport à la valeur théorique calculée. Ce afin de seulement
compléter la charge de la capacité parasite, et de ne pas entrainer pour le courant ILE Dun
dépassement de sa valeur nominale Ipi x. A l’inverse, des capacités parasites liées au circuit,
notamment induites par Tc ascet To f f, s’ajoutent à la capacité parasite des LEDs. Sur la base
du dimensionnement présenté dans le chapitre 12, cette capacité parasite est estimée à en-viron 45 fF. La compensation du retard d’allumage induit par ces dernières implique une augmentation de la valeur du condensateur de compensation de 85 fF par rapport à la valeur
calculée dans le cas idéal. La diminution de capacité à appliquer à Ccomppour tenir compte
du fait que l’injection n’est pas instantanée étant difficile à exprimer de manière littérale, la
valeur de Ccompsera déterminée par simulation, en utilisant le résultat du calcul théorique
comme point de départ.
L’inverseur utilisé pour piloter le mécanisme de compensation étant un composant
numé-rique, les transistors le composant fonctionnent en régime linéaire avec une tension Vg strès
importante. L’inverseur est facilement dimensionné pour ne pas être l’élément limitant pour le courant d’injection, sans qu’il n’occupe une part conséquente de la surface pixel. L’intensité
du courant mis en jeu durant l’injection est limitée par le transistor Tc asc, dont le courant de
source dépend du potentiel au nœud A. Ce transistor est dimensionné avec un rapport W/L important de manière à augmenter sa transconductance, et ainsi atténuer la limitation du courant d’injection.
La simulation présentée en Figure 10.20 illustre l’influence de la valeur Ccompsur l’évolution
du courant de jonction des LEDs. L’établissement le plus rapide du courant de jonction sans
dépassement notable de la valeur nominale est obtenu pour une capacité Ccomp= 910 fF. Avec
l’emploi d’un tel condensateur de compensation, la durée de la phase d’allumage est réduite à environ 2 ns, tandis qu’elle s’étale sur environ 8 ns en l’absence de mécanisme d’injection. Un ensemble de capacités parasites du circuit sont directement dépendantes de la manière dont est réalisée l’implémentation physique du circuit. Pour un fonctionnement optimal du
mécanisme de compensation, une nouvelle phase d’ajustement de la valeur de Ccompsera
FIGURE10.20 – Courant ILE Dlors d’une phase d’allumage pour des valeurs Ccompallant de 800 fF à 1pf
10.4.3 Limitations
Le mécanisme d’injection de courant permet d’augmenter la fréquence maximum de fonc-tionnement des pixels en raccourcissant la durée de leur phase d’allumage. Cependant, le pixel doit rester dans un état éteint suffisamment longtemps avant une phase d’allumage pour permettre à la capacité de compensation d’être rechargée entre deux injections successives.
En supposant un fonctionnement idéal du transistor Tc asc, le condensateur de compensation
est rechargé par le courant Ipi xgénéré par la source, jusqu’à ce que le potentiel du nœud A
rende Tc ascpassant. La durée de ce rechargement, définie par l’équation 10.9, est de 2,84 ns
pour Ccomp= 910 fF, Isour ce= 384µA, et ∆VB= Vcor e= 1,2 V.
tchar g e=Ccomp× ∆VB
Ipi x (10.9)
tchar g e: Temps de rechargement du condensateur de compensation
Ccomp: Capacité du condensateur de compensation ∆VB: Dynamique d’évolution du potentiel au nœud B
Ipi x: Courant généré par la source du circui pixel
En fonctionnement réel, le transistor Tc asclaisse passer une partie du courant généré par la
source avant que le potentiel du nœud A ne soit totalement stabilisé. La durée de recharge-ment du condensateur est alors légèrerecharge-ment supérieure à la valeur théorique. Le résultat de simulation présenté en Figure 10.21 le confirme, avec une durée de 3ns à peine suffisante pour assurer le rechargement complet du condensateur.
Le mécanisme de compensation considéré ici ne permet pas d’augmenter davantage la fré-quence de fonctionnement du pixel en réduisant son temps d’allumage. Un allumage plus rapide nécessiterait l’emploi d’un condensateur de compensation d’une valeur supérieure,