Brevet FR2122525A1 — publié le 19720901

L'invention a pour objet un circuit d'entretien d'un résonateur se comportant électriquement comme un circuit oscillant RLC série, notamment un quartz, formé d'au moins une résistance et de deux transistors dont le rle est de changer le signe de la résistance. On connaît déjà un très grand nombre de circuits d'entre tien destinés à être branchés avec par exemple un résonateur à quartz. Une caractéristique importante de ces circuits réside dans le fait qu'ils doivent présenter une impédance dont la partie réelle est négative, et la partie imaginaire aussi stable que possible pour éviter de perturber la fréquence d'oscillation. Pour obtenir une tres bonne stabilité de fréquence, on utilise en général un circuit d'entretien ne comportant aucun élé- ment réactif (L ou C). Ce circuit comprend au moins deux transistors et une résistance R, le roule des transistors étant essentiellement de changer le signe de la résistance R. Ce circuit est appe lé en anglais circuit NIC, c'est-à-dire circuit "negative independance converter. Le schéma de principe d'un circuit de ce type (sans les éléments de polarisation) est représenté dans la figure 1 du dessin, deux transistors T1 et T2 étant branchés en opposition aux bornes d'une résistance R. On peut montrer facilement qu'une ré sistance négative R apparat entre les bornes Q1 et Q2 servant à n brancher un résonateur à quartz. La réalisation pratique connue de ce circuit est représentée dans la figure 2. La résistance R est partagée en deux résistances R/2 et le ple positif d'une source de tension U est appliqué entre ces deux résistances R/2. Une résistance R est e intercalée entre l'émetteur de chacun des transistors T1 et T2 et la masse. Ces résistances R qui sont beaucoup plus grandes que e les résistances R/2 servent à régler un courant de repos I passant à travers chaque transistor T1 et T2. Le résonateur est branché aux bornes Q1 et Q2 placées entre l'émetteur de chaque transistor T1 et T2 et la résistance R. e Si le gain des transistors est grand, on obtient pour la résistance négative R n apparaissant entre Q1 et Q2 une expression algébrique correspondant au schéma de la figure 3, où re 91 est e qi la résistance différentielle de la jonction base-émetteur des transistors, k étant la constante de Boltzmann, T la température absolue et q la charge de l'électron. On voit que Rn n'est pas n égale à -R, mais que sa valeur est modifiée par les valeurs res pectives de R et r . L'influence de R n'est pas très importan e e e te; elle peut être supprimée en remplaçant les résistances par des sources de courant.L'influence des résistances r eest beau e coup plus grave: elle rend R dépendant du courant de repos I, n lui-même dépendant de la tension d'alimentation U et de la température par l'intermédiaire des variations de tension aux bornes des jonctions base-émetteur. La résistance négative est donc mal contrôlée. Le but de l'invention est de remédier à ce défaut. Le circuit d'entretien selon l'invention est caractérisé par le fait que l'influence de la caractéristique de la jonction base-émetteur de chaque transistor sur la résistance négative obtenue est compensé par une diode traversée par le même courant que la dite jonction. Les figures 4 à 7 du dessin représentent respectivement et à titre d'exemple, un schéma de principe, deux diagrammes explicatifs et un mode d'exécution pratique du circuit d'entretien objet de l'invention. Dans le schéma de principe de la figure 4, deux transistors T1 et T2 sont branchés en série entre le ple + de la source de tension U et la terre, la base du transistor T1, respectivement T2, étant reliée au collecteur du transistor T2, respectivement T1, et une diode D, une résistance R/2 et une source de courant I étant intercalées dans le circuit collecteur émetteur de chaque transistor T1 et T2. Un résonateur à quartz pourra être branché entre les bornes Q1 et Q2 intercalées entre l'émetteur de chaque transistor T1 et T2 et la source I. Ce résonateur sera mis sous une tension u et parcouru par un courant i. Les courants dérivés par les bases des transistors T1 et T2 étant très faibles (gains élevés), les diodes D sont traversées par les mêmes courants que les jonctions base-émetteurs des transistors T1 et T2 correspondants. Leur résistance différentielle, qui s'ajoute à R/2, est donc égale à r e et pour la résistance négative R apparaissant entre les bornes Q1 et Q2 du circuit de principe de la figure 4, on obtient une expression algébrique schématisée par le circuit représenté dans la figure 5. On voit dans cette figure 5 que -2re compense 2r ; R étant infini (sources de courant). Il reste donc e R = -R n Et, pour les grands signaux, la caractéristique courant-tension i-u mesurée entre Q1 et Q2 a l'allure représentée dans la fig. 6. Dès que le courant 1 dépasse positivement ou négativement le courant de repos I fourni par les sources de courant (voir fig. 4), l'un des transistors T1 et T2 se bloque, ce qui limite le domaine de résistance négative et par là, l'amplitude d'oscillation. Un autre problème lié à l'oscillateur à quartz consiste à en extraire le signal d'oscillation sans perturbe#r son fonctionnement. Le circuit de principe décrit en regard des figures 4 à 6 permet aussi de résoudre ce problème en prélevant le signal aux bornes des diodes D par des transistors d'extraction supplémentai- res. La réalisation pratique d'un tel circuit est-représentée dans le mode d'exécution de la figure 7. Les transistors T1 et T2 forment, avec les résistances R/2, le coeur du circuit d'entretien. Les diodes D représentées dans le circuit de principe de la figure 4 sont remplacées dans le mode d'exécution de la figure 7 par des transistors T3 et T4, dont le collecteur est relié à la base. Les transistors T4 et T6 étant strictement identiques, étant donné qu'ils sont fabriqués simultanément dans un même circuit intégré, le courant de collecteur de T6 est égal à ceux de T4 et T2. De même pour le courant de collecteur de T5, égal à ceux de T3 et T1. Le courant de collecteur de T5 est appliqué au transistor T7 dont le collecteur est relié à la base; comme T8 est identique à T7, son courant de collecteur est égal à ceux de T7, T5 et T3. Les transistors Tg, T10, T11 sont identiques, leurs courants de collecteur sont donc égaux et imposés par la résistance de polarisation Rp, Tg et Tlo constituent les sources de courants I de la figure 4. Au repos, tous les courants de collecteurs sont donc égaux à I. Le potentiel de la sortie est indéterminé. Dès qu'une oscillation apparait, après le branchement du résonateur à quartz en Q1 et Qa, elle provoque une dissymétrie entre les courants de collecteurs de T1 et T2 (T1 et T2 se bloquent alternativement) qui se retrouve dans les courants de collecteur de T8 et T6. Ceux-ci se bloquent et se saturent en opposition de phase, ce qui fait osciller le signal de sortie de O à +U. En plus du domaine horloger, le circuit d'entretien décrit plus haut peut être appliqué à d'autres domaines de la technique. En particulier, ce circuit peut être utilisé par exemple comme stabilisateur de fréquence dans les émetteurs radio portatifs. Il peut également servir à contrôler une fréquence destinée à entrainer un moteur synchrone dans un enregistreur à bande. REVENDICATIONS 1. Circuit d'entretien d'un résonateur se comportant électriquement comme un circuit oscillant RLC série, notamment un quartz, formé d'au moins une résistance et de deux transistors dont le rle est de changer le signe de la résistance, caractérisé par le fait que l'influence de la caractéristique de la jonction base-émetteur de chaque transistor sur la résistance négative obtenue est compensé par une diode traversée par le même courant que la dite jonction. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un signal de sortie est prélevé par un transistor dont la jonction base-émetteur est branchée en parallèle sur au moins l'une des diodes.