Brevet FR2192413A1 — publié le 19740208

La présente invention concerne un oscillateur à quartz. Dans les techniques de télécommunications de détection acoustique ou radar et de métrologie, on connut des oscillateurs à quartz, utilisés pour fournir une fréquence de référence précise et stable et pour piloter d'autres circuits. Mais les oscillateurs connus comportent en général en dehors du quartz des moyens d'accord ou de réglage, et il en résulte que la fréquence de référence fournie par de tels oscillateurs à quartz peut différer de la fréquence ile résonance du quartz utilisé. On doit recourir alors à diverses précautions constructives et à des mesures de contrôle complémentaires plus ou moins fréquentes, qui compliquent à la fois la conception, la réalisation et l'utilisation des équipements comportant de tels oscillateurs. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, en permettant de réaliser de manière simple et économique un oscillateur à quartz dont la fréquence est systématiquement égale à la fréquence d'anti-résonance du quartz. Selon l'invention, l'oscillateur à quartz est caractérisé en ce qu'il comporte un transistor à# effet de champ dont la source et le drain sont reliés à une alimentation en courant continu, et en ce que le quartz est monté entre le drain et la porte du transistor. L'expérience montre que cette disposition permet d'obtenir un oscillateur fournissant systématiquement la fréquence d'anti-résonance du quartz. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, l'oscillateur est caractérisé en ce qu'il comporte un support agencé pour recevoir au moins un quartz, et en ce qu'il est associé à un fréquencemètre, pour mesurer la fréquence d'anti-résonance du quartz. Ce montage permet notamment de réaliser un controsleur de fréquence des quartz bénéficiant des avantages de simplicité et de précision de l'oscillateur conforme à l'invention. Suivant une autre réalisation de l'invention, l'oscillateur est associé à des circuits diviseurs de fréquence, de façon à fournir des séries de fréquence étalonnées. Une telle adaptation de l'oscillateur conforme à l'invention est notamment intéressante pour des équipements d'étalonnage d'oscilloscopes, ou pour des marqueurs de temps ou de distance servant au contrôle d'équipements de détection radar. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description présentée ci-après en référence aux dessins annexés donnés à# titre d'exemples non limitatifs: La figure 1 est un schéma de l'oscillateur à quartz conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma de ltoscillateur de la figure 1 associé à un fréquencemètre, pour constituer un controAleur de fréquence. La figure 3 est un schéma de l'oscillateur de la figure 1 associé à des circuits diviseurs de fréquence, pour constituer un marqueur de temps. La figure 4 est un schéma d'un marqueur de distances comprenant l'oscillateur de la figure 1. Sur le schéma de la figure 1, on voit que l'oscillateur 1 comprend un quartz 10 monté entre le drain 21 et la porte 22 d'un transistor à effet de champ 20. Le drain 21 est relié à une borne 50 d'alimentation en courant continu par l'intermédiaire d'une résistance 102. La source 23 est reliée à l'autre borne d'alimentation qui est à la masse. La porte 22 est reliée à la masse à travers une résistance 101. L'oscillateur 1 est relié à deux étages classiques d'amplification comportant deux autres transistors 30, 40, et aboutissant à une borne de sortie 60. Dans certaines applications, l'oscillateur 1 peut comporter un second quartz 15 et un commutateur 16 agencé pour mettre en service soit le premier quartz 10, soit le second quartz 15 de façon à obtenir à la borne de sortie 60 l'une ou l'autre des fréquences de ces quartz. Le circuit oscillant de l'oscillateur ne comprenant pas d'autre élément que le quartz 10, celui-ci impose sa fréquence propre, c'est-à-dire sa fréquence d'anti-résonance, à l'oscillateur 1. Dans un cas particulier du montage de la figure 1, on a utilisé les caractéristiques et valeurs suivantes, pour les divers composants représentés Quartz 10 80, 997 kHz Transistor 40 type ZN 706 A Résistance 101 5,1 M B 102 4,7 k Q 103 5,1 M # 104 1,5 k ci " 105 33 k n 106 1,5 k Q- Capacité 202 10 n F " 203 10 nF L'oscillateur conforme à l'invention peut tre utilisé avantageusement en association avec un fréquencemètre, comme le montre la figure 2 pour controler des quartz 12.Dans ce but, l'oscillateur 2 comporte un support Il dont les bornes 13 et 14 sont adaptaples aux broches du quartz à contrôler 12, pour relier celui-ci au drain 21 et la porte 22 du transistor 20, comme on l'a déjà expliqué à propos de la figure 1. L'oscillateur 2 comporte en outre un interrupteur 301, permettant de mettre une capacité 201 en parallèle avec le transistor 20 si la fréquence F du quartz 12 à controler est inférieure ou égale à 7 MHz, et à isoler la capacité 201 si la fréquence F est supérieure à 1 MHz. La capacité 201 a une valeur de 1 nF. L'étage de sortie du controleur de la figure 2 correspondant au transistor 40, est relié a' une borne blindée 70, par l'intermédiaire d'une capacité 204. La borne 70 est destinée à être reliée à un fréquencemètre numérique (non représenté) pour mesurer la fréquence de l'oscillateur 2 qui, comme on l'a déjà dit est égale à celle du quartz à contrtler. On voit que le dispositif de la figure 2 permet de contrôler ainsi, par lecture directe, la valeur de la fréquence d'anti-résonance du quartz 12. On a représenté à la figure 3 un générateur de fréquences étalonnées qui comprend un oscillateur conforme à l'invention Ce générateur de fréquences peut en particulier être utilisé pour étalonner les bases de temps d'oscilloscopes. Ce générateur comprend un oscillateur 3 semblable à l'oscillateur 1 de la figure 1 et comportant un seul quartz.0n a re#présenté en 10 le quartz unique, le bloc 18 symbolisant le reste du circuit de l'oscillateur. La sortie de l'oscillateur est amplifiée par un étage classique d'amplification 19 et reliée à une borne de sortié 60 à travers une résistance 110. La sortie de l'amplificateur 19 est d'autre part-reliée à une série d'étages diviseurs de fréquence montés en cascade et composés d'une façon en elle-meme connue, de bascules bistables. Chacun de ces étages comprend un diviseur par dix, tel que Di, D3... D15 et un diviseur par cinq, tel que D2, D4... D16, les deux diviseurs de chaque étape étant alimentés en parallèle à partir de la sortie du diviseur par dix de l'étage précédent. Un commutateur 79 permet de relier la sortie A1, A2... A de n chacun de ces diviseurs sélectivement à une borne de sortie 80 à travers une résistance 114 et un potentiomètre 115 pour le réglage du niveau de sortie. Le commutateur 79 comprend aussi une position Ao Bo correspondant à la sortie directe de l'amplificateur 19. En outre le commutateur 79 comprend des positions intermédiaires dans lesquelles la sortie telle que Aj d'un diviseur par dix, tel que D5, est reliée au potentiomètre 115 à travers un diviseur par deux Dz. Ainsi, pour chaque étage diviseur de fréquence, existent trois positions du commutateur 79 correspondant respectivement à une division par deux, cinq et dix, les fréquences -fournies par un étage étant dix fois plus faibles que les fréquences de étage précédent. Les positions du commutateur 79 sont de préférence graduées en durées égales à une période de la fréquence correspondante, pour faciliter l'utilisation du générateur pour l'étalonnage des bases de temps d'oscilloscopes. En outre, les sorties des diviseurs par dix des trois premiers étages diviseurs de fréquence sont réunis à des bornes 61 à 63 à travers des résistances 111 à 113. Si la fréquence du quartz 10 est de 10 MHz, on obtient à ces trois bornes les fréquenc#es de 1 MHz, 100 KHz et 10 KHz, qui peuvent par exemple être utilisées comme signaux de marquage pour vobulateurs. A titre d'exemple, on peut obtenir sur la borne 80 des périodes variant de 0,1 microseconde à dix secondes avec un niveau allant de zéro à 0,5 volt sous une impédance de 50 ohms. La figure 4 représente un autre générateur de fréquences étalonnées, qui comprend un oscillateur conforme à l'invention. Ce générateur est conçu pour le contrôle et le réglage des marqueurs radars. L'oscillateur 1, semblable à celui de la figure 1, comprend deux quartz 10 et 15 dont les fréquences sont entre elles dans un rapport déterminé. Pour l'application au contrôle des marqueurs radars, ce rapport est égal au rapport entre le mille nautique et le kilomètre. Un commutateur 16 permet, comme on l'a dit plus haut, de choisir celui des quartz 10 et 15 qui est en service. Comme le générateur de la figure 3, le générateur de la figure 4 comprend, à la sortie de l'amplificateur 19 une série d'étages diviseurs de fréquence D40 à D45 et un commutateur 89 agencé pour relier la sortie de ces étages à une résistance 114 reliée à une borne de sortie 90. Le commutateur 89 comprend en outre des positions intermédiaires dans lesquelles un diviseur de fréquence additionnel D48 ou D49 est inséré en amont de la forme de sortie 90. Les positions du commutateur 89 peuvent avantageusement être graduées en distances, compte tenu de la vitesse de propagation des ondes de radar. Ces distances s 'évaluent en kilomètres ou en milles nautiques, suivant la position du commutateur 16. Dans un cas particulier, correspondant au schéma de la figure 4, on a utilisé les caractéristiques et valeurs suivantes pour les composants et circuits élémentaires de ce montage Quartz 10 80, 997 kHz 15 150, 000 kHz circuit diviseur de fréquence D40 rapport 1/2 t41 115 Circuit diviseur de fréquence D42 rapport 1l10 t43 " 1/5 t44 " 1/10 t45 " 1/3 t48 " 1/3 " D49 " 1/2 Résistances 114 120 Q Les valeurs en distances (mille nautiques ou kilomètres) correspondant aux diverses positions du commutateur 89 sont alors les suivantes (M 1) : 1 (M 5) : 5 (M 9) : 100 (M 2) : 2 (M 6) : 10 (M 10) : 200 (M 3) : 3 (M 7) : 20 (M 11) : 300 (M 4) : 4 (M 8) : 50 (M 12) : 600 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux réalisations qu'on vient de décrire à titre d'exemples non limitatifs, et on peut y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1) Oscillateur à quartz, caractérisé en ce qu'il comporte un transistor à effet de champ dont la source et le drain sont reliés à une alimentation en courant continu, et en ce que le quartz est monté entre le drain et la porte du transistor. 2) Oscillateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un support agencé pour recevoir au moins un quartz, et en ce qu'il est associé à un fréquencemètre pour mesurer la fréquence d'anti-résonance de ce quartz. 3) Oscillateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est associé à des circuits diviseurs de fréquence, de façon à fournir des séries de fréquences étalonnées. 4) Oscillateur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un quartz dont la fréquence d'anti-résonance est égale à 10 MHz. 5) Oscillateur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux quartz dont les fréquences d'anti-résonance sont dans un rapport prédéterminé, et un commutateur agencé pour mettre en service l'un ou l'autre de ces quartz. 6) Oscillateur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux quartz dont le rapport des fréquences d'antirésonance est égal au rapport des valeurs du mille nautique et du kilomètre. 7) Oscillateur conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que l'un des quartz à une fréquence d'anti-résonance de 150, 000 kHz et l'autre quartz une fréquence de 80, 997 kHz.