Brevet FR2203219A1 — publié le 19740510

L'invention se rapporte aux oscillateurs à quartz dont la fréquence est fixée par un circuit résonant dit de "détrompage", sur la fondamentale ou l'une des harmoniques du quartz. Pour que le bruit, notamment de scintillation, engendré par les éléments actifs du montage soit aussi réduit que possible, on utilise généralement des transistors à effet de champ, ce qui amène à court terme, une bonne stabilité de fréquence. Il est bien connu, par ailleurs, d'améliorer la stabilité à moyen et long terme en régulant, par divers moyens, le niveau de l'oscillation (la fréquence dépendant du niveau d'excitation du quartz). L'invention propose d'améliorer la stabilité à moyen etlong terme d'un oscillateur à quartz, sans pour cela nuire au bon fonctionnement du circuit de détrompage, en amortissant ce dernier au moyen d'un transistor à effet de champ commandé par un circuit apte à le faire passer de l'état bloqué à l'état de conduction, dès qu'un niveau prédéterminé de l'oscillation est atteint. Ce transistor à effet de champ, avec son circuit de commande joue à la fois le roule de régulateur très précis du niveau de l'oscilla- tion et de résistance variable d'amortissement du circuit résonant avec une variation de résistance présentant une non-linéarité d'ordre élevé, qui permet de conserver au circuit résonant une fréquence propre d'oscillation pratiquement constante. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, d'un mode d'exécution préféré, illustré par la figure unique du dessin annexé. Il s'agit d'un oscillateur à quartz du type Franklin Il comprend deux transistors à effet de champ 1 et 2, dont les sources sont à la masse par l'intermédiaire d'une résistance (3 et 4) respectivement, le quartz 5 est placé entre ces deux sources, avec son circuit de calage de fréquence, connu en soi et symbolisé par un dondensateur variable 6. La porte du transistor 2 est la masse. Son circuit de drain comporte un circuit résonant composé d'une self 7 et de deux condensateurs identiques 8 et 9, ce circuit résonant est, suivant une particularité du montage, amorti de façon variable par un transistor à effet de champ 10 dont la porte est reliée au point commun auxdits condensateurs et, par l'intermédiaire d'une résistance 11, au collecteur d'un transistor 12. La réaction nécessaire au fonctionnement de l'oscillateur est fournie par la liaison entre le drain du transistor à effet de champ 2 et la porte du transistor à effet de champ 1, par l'intermédiaire d'un condensateur 13, ladite porte est, par ailleurs, reliée à la masse par une résistance 14. Au démarrage de l'oscillation, pour des raisons que l'on expliquera dans la suite, le circuit 7-8-9 n'est pas amorti par 10 et sa surtension est très élevée, lequartz travaille alors sur sa fréquence d'harmonique la plus proche de celle qui est définie par le circuit résonnant et aucune erreur n'intervient sur la fréquence que l'on désire engendrer. Une tension élevée est transmise à la sortie 15 du montage, par l'intermédiaire d'un transis- tor de liaison 16, dont l'émetteur est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 17. Le transistor à effet de champ 10 est commandé par un circuit comportant le transistor 12, dont la base est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 18, d'une part à la masse à travers une diode 19, d'autre part à la sortie 15 à travers un condensateur de liaison. 20. La tension alternative au point 15 est détecte par ladiode 19 et il en résulte qu'un courant circule dans la résistance 18. Une tension continue + V est appliquée, d'une part au collecteur du transistor 12 par l'intermédiaire d'une résistance 21, d'autre part, à la borne de la résistance 18 reliée à la base de 12, par l'intermédiaire d'une résistance 22. Lorsque la tension de crête en 15 prend une valeur suffisante pour que le courant détecté qui circule dans 18 annule le courant injecté, en sens inverse (indiqué par la flèche) dans la résistance 22 par la tension V, le transistor 12 se bloque, la tension de sortie pour laquelle cet évènement se produit dépend évidemment du rapport entre les deux résistances 22 et 18. Une résistance 11, de valeur élevée, polarisant en continu la porte du transistor à effet de champ 10, celui-ci constitue, en fonction du courant qu'il débite, une résistance non linéaire présentant une non-linéarité du troisième ordre. En effet, sa tension alternative de porte est teuaours la moyenne des deux tensions alternatives de source et de drain. La référence 23 désigne un condensateur de découplage. Si l'on considère maintenant le fonctionnement du montage, à la mise sous tension, le transistor 12 est saturé, et, par suite, la transistor à effet de champ 10 est bloqué, d'où l'absence d'amortissement du circuit résonant, que l'on a mentionné ci-dessus. La fréquence sur laquelle démarre l'oscillateur est donc parfaitement définie. Dès que la tension de sortie en 15 atteint une valeur prédéterminée par 18 et 22, comme on l'a expliqué ci-dessus, le transistor 12 se bloque, provoquant ainsi le déblocage de 10. Il en résulte un amortissement du circuit 7-8-9 tel que la tension de sortie en 15 soit ramenée à la valeur désirée par limitation du gain de boucle du montage de l'oscillateur, sans pour cela que la fréquence osc a ionsotmoiée modifiée de façon sensible, la non-linéarité de la résistance constituée par 10 étant du troisième ordre. Le circuit oscillant possède, en régime permanent. de l'oscillateur, une faible surtension, compatible avec la stabilité en fréquence de l'oscillation. La régulation du niveau d'oscillation obtenue au moyen du circuit comportant les éléments 10, 12 et 19 est très précise et par rapport à un oscillateur Franklin à transistors bipolaires classiques, le bruit de scintillation se trouve réduit de 15 dB par exemple. Un tel montage peut comporter des applications très diverses, et, en particulier, servir de pilote d'émission. Il va de soi que diverses modifications du montage décrit pourront etre introduites, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. En particulier, les transistors 12 et 16 pourraient être du type à effet de champ. Le montage oscillateur pourrait autre d'un d'un type différent du montage Franklin. (Si les condensateurs 8 et 9 n'étaient pas égaux, ou si#leur point commun n'était pas relié à la porte du transistor à effet de champ 10, la résistance présentée par ce dernier pourrait comporter des termes non linéaires d'ordre deux, et le fonctionnement du montage serait moins satisfaisani. REVENDICÂTIONS 1 - Oscillateur à quart comportant un circuit résonant accordé sur l'unedes fréquences de travail du quartz, caractérisé par un transistor à effet de champ auxiliaire conjugué au circuit résonant de manière à lui fournir un amortissement variable et par des moyens de commander la conductance dudit transistor à effet de champ en fonction du niveau d'oscillation. 2 - Oscillateur à quartz selon 1, caractérisé par le fait que, le circuit résonnant comprenant deux capacités egales reliées en série, la porte du transistor à effet de champ est connectée à leur point commun, de sorte que la tension alternative de porte soit la moyenne arithmétique des tensions alternatives de source et de drain, d'où il résulte que ladite conductance varie linéairement au troisième ordre près. 3 - Oscillateur à quartz selon 2, comprenant un premier et un second transistors à effet de champ, une liaison par condensateur entre le drain du second et la porte du premier, le ditcircuit résonant étant relié audit drain, caractérisé en ce que lesdits moyens constituent un circuit de régulation déboquant ledit transistor à effet de champ auxiliaire dès qu'un niveau d'oscillation prédéterminé est atteint.