Brevet FR2212685A1 — publié le 19740726

La présente invention se rapporte au domaine des circuits électriques du type logique, et plus précisément ceux de ces circuits connus sous la dénomination de portes. Ainsi qu'il est connu, dans de tels circuits logiques, les grandeurs électriques ne peuvent prendre qu'un nombre de valeurs réduit, habituellement deux, par opposition aux circuits analogiques ou linéaires où les grandeurs peuvent prendre toutes les valeurs entre deux limites données. Par cette dernière caractéristique les circuits linéaires se prêtent bien à la réalisation d'oscillateurs, contrairement aux cas des circuits logiques fonctionnant en régime du "tout ou rien". Cette particularité conduit, lorsqu'il est nécessaire de disposer d'un signal alternatif dans un ensemble de circuits logiques, à leur associer un élément linéaire oscillateur spécialisé dans la création de ce signal, le plus souvent en coopération avec un cristal oscillateur. Une telle obligation comporte plusieurs inconvénients, en particulier lorsque l'ensemble des circuits est réalisé sous forme de circuits intégrés logiques. En effet, un des principaux intérêts d'un tel mode de réalisation est la possibilité de fabrication de masse par création simultanée de tous les composants sur un substrat unique, les composants actifs étant très généralement des portes logiques; or l'addition d'éléments discrets de types et de caractéristiques différents, fait perdre la majeure partie de cet intérêt par Ïes problèmes de conception, de fabrication et d'exploitation qu'elle entrains, tels que tensions d'alimentation différentes pour l'oscillateur et le reste des circuits, et la complication dans la structure d'ensemble interdisant l'implantation automatique des composants. L'invention faisant l'objet du présent brevet ne possède pas ces inconvénients. Dans son principe,-elle fait appel, pour réaliser un oscillateur, à une porte logique de type habituel, dont on obtient le fonctionnement, suivant un régime linéaire, contrairement à son régime normal logique, par -emploi de circuits particuliers. Plus précisément, l'invention concerne un oscillateur piézoélectrique à circuit logique, caractérisé en ce qu'il comprend une porte logique du type ET-inverse, comportant deux entrées et une sortie, chacune des deux entrées ayant son potentiel défini par rapport à une tension de référence ou masse, et étant alimentée par un signal de commande, et l'une d'elle au moins étant électriquement reliée à ladite sortie, d'une part par une boucle de contre-réaction à travers une résistance, ladite boucle déter-minant la linéarisation, et d'autre part par une boucle de réac /nnmnortA.nt. tion et d'accord = un'cristal piézoélectrique associé à un filtre passe-bas, ladite boucle déterminant l'oscillation et définissant la fréquence de l'oscillation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après en s'appuyant sur les dessins annexés, où - la figure 1 représente le circuit conforme à l'invention - la figure 2 une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention, où les connexions d'alimentation ont été omises pour plus de clarté. Le dispositif comprend une porte logique 3, du type ET comportant deux entrées 1 et 2, et une sortie 4 ; une connexion 5 relie la sortie 4 aux entrées, à travers le pont diviseur constitue par les résistances 6 et 7 ; d'autre part, un cristal piézoélectrique pour oscillateur 8 est connecté entre l'entrée et la sortie de la porte, en série avec une- résistance 9; deux condensateurs, tels que 10 et Il sont connectés d'une part aux bornes du cristal et d'autre part à la borne de tension de référence (masse). Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant lorsque la porte logique 3, du type ET - inverse, a un même signal à ses deux entrées, elle est, ainsi qu'il est connu, dans sa phase conductrice, le signal de sortie étant inversé par rapport au signal d'entrée ; comme sa sortie est reliée à ses entrées par la connexion 5, la condition nécessaire est réalisée pour qu'il y ait contre-réaction et par conséquent possibilité de linéarisation. Cette linéarisation est obtenue gråce à la présence du pont diviseur constitué par les deux résistances 6 et 7, qui applique sur les entrées 1 et 2 un signal d'amplitude réduite, établissant la conduction progressivement, et non instantanément comme il est habituel dans les portes logiques la courbe d'établissement du signal a dans ces conditions une pente limitée, favorable à l'établissement de l'oscillation. I1 est possible d'interpréter le rôle de la boucle 5 compre nant la résistance 6 comme déterminant une contre-réaction entre sortie et entrée de la porte et rendant plus long le passage d'une phase à l'autre, la résistance 7 servant seulement à fixer le potentiel de référence de masse La réaction entre sortie et entrée de la porte, nécessaire pour l'établissement de l'oscillation, est obtenue par la boucle comprenant le cristal piézoélectrique. Ta fréquence de l'oscillation est déterminée par le cristal 8 et ses condensateurs associés, la résistance 9 ayant pour r81e d'ajuster et de réguler les tensions aux bornes du cristal et d'isoler celui-ci de l'impédance faible présentée par la porte connectée à ses bornes. Ires condensateurs 10 et 11 en éliminant les signaux de fréquence élevée, s'opposent à une oscillation du cristal sur un mode supérieur indésirable. La figure 2 représente une variante de mise en oeuvre de l'invention adaptée a cas où le cristal fonctionne sur un des modes d'oscillation connu sous le nom de modes partiels. Dans ce cas il est nécessaire d'imposer au cristal la fréquence correspondant à ce mode partiel, et pour cela un circuit parallèle 12 comprenant un condensateur 13 et une inductance 14 est inséré dans le circuit de réaction et accordé sur la fréquence du cristal. La figure 2 comporte de plus à titre de variante de la figure 1, un interrupteur 15 connecté entre l'entrée 1 de la porte 3, dont une résistance 16 fixe le potentiel, et une borne 17 de la source de signal. Ce dispositif permet, dans le cas où un choix est nécessaire entre plusieurs fréquences différentes, d'obtenir chacune d'entre elles d'oscillateurs du type conforme à l'invention, chacun d'eut étant mis en oscillation à volonté par fermeture de l'interrupteur qui détermine l'envoi d'un signal sur l'entrée 1 de la porte et la place dans sa phase de conduction, les tensions d'alimentation lui étant appliquées sans inconvénient en permanence. Les dispositifs réalisés selon l'invention ont permis d'obtenir des fréquences d'oscillation allant jusqu'à 16 z avec des portes normales du type connu sous le nom de TTL, jusqu'à 80 MHz, avec des portes rapides du même type, et jusqu'à 200 MRz avec des portes du type ECL non saturé. I1 est à noter que ces résultats ont été obtenus avec des composants de valeur peu critique, comprise: entre + de leur valeur théorique, et que clest en fait les caractéristiques propres du cristal qui fixentla fréquence. On peut enfin noter que le dispositif de l'invention par sa compacité se prête aisément à une mise en bottier unique de l'ensemble des composante passifs et du cristal. REVNDICATIONS 1. Oscillateur piézoélectrique à circuit logique, caractérisé en ce qu'il comprend une porte logique (3) du type ET-inverse, comportant deux entrées (1) et (2) et une sortie (4), chacune des deux entrées ayant son potentiel défini par rapport à une tension de référence ou masse, et étant alimentée par un signal de commande, et l'une d'elle au moins étant électriquement reliée à ladite sortie, d'une part par une boucle de contre-réaction(5) à travers une résistance. ladite boucle déterminant la linéarisation et et d'autre part par une boucle de réaction/d'accord .. comportant un cristal piézoélectrique (8) et un filtre passe-bas, ladite boucle déterminant l'oscillation et définissant la fréquence de 1' oscillation. 2. Oscillateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite boucle d'accord comprend une résistance en série avec le cristal. 3. Oscillateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit filtre passe-bas est constitué par au moins un condensateur connecté entre une borne du cristal et ladite masse. 4. Oscillateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal de commende est fourni par ladite boucle de réaction. 5. Oscillateur suivant la revendication f, caractérisé en ce que ledit signal de comntlnde de celle des deux entrées qui n'est pas-électriquement reliée à la sortie, est fourni par une source qui lui est connectée à travers un interrupteur. 6. Oscillateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite boucle d'accord comprend de plus un circuit accordé, comprenant un condensateur et une auto-inductance connectés en parallèle. 7. Oscillateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit circuit est accordé sur une fréquence correspondant à un mode d'oscillation partiel dudit cristal.