FR2584866A1 - Oscillateur a quartz de type planar fonctionnant dans le mode transverse en epaisseur - Google Patents

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN OSCILLATEUR A QUARTZ DE TYPE PLANAR FONCTIONNANT DANS LE MODE TRANSVERSE EN EPAISSEUR. LE RAPPORT ENTRE LE DIAMETRE D ET L'EPAISSEUR T DE L'OSCILLATEUR A QUARTZ EST CHOISI POUR QUE LA DIFFERENCE ENTRE L'IMPEDANCE DE L'OSCILLATEUR A QUARTZ ET LA RESISTANCE NEGATIVE DU CIRCUIT OSCILLANT POUR L'OSCILLATEUR A QUARTZ SOIT PLUS ELEVEE POUR LE TROISIEME HARMONIQUE QUE POUR LES AUTRES MODES D'OSCILLATION. APPLICATION D'INDUSTRIE DE L'HORLOGERIE.

Description

&.4866
OSCILLATEUR A QUARTZ DE TYPE PLANAR FONCTIONNANT
DANS LE MODE TRANSVERSE EN ÉPAISSEUR
La présente invention concerne des oscillateurs à quartz de type planar fonctionnant dans le mode transverse en épaisseur
tels que des oscillateurs à quartz à coupe AT et plus particuliè-
rement des oscillateurs à quartz conçus pour osciller dans le troisième harmonique. De façon classique, dans les oscillateurs à quartz de type planar, parmi les oscillateurs à quartz fonctionnant dans le mode transverse en épaisseur, habituellement, le rapport entre le
diamètre (D) et l'épaisseur (T) est prévu pour que les oscilla-
teurs oscillent dans le mode fondamental. De façon courante, le rapport entre D et T est dans la gamme allant de D/T - 50 à D/T - 100. La raison en est la suivante. L'oscillation d'un oscillateur à quartz est déterminée par la différence entre la résistance négative d'un circuit oscillant et l'impédance cristalline de l'oscillateur à quartz, et l'oscillateur à quartz oscille dans le mode d'oscillation pour lequel la différence est la plus grande. La résistance négative d'un circuit oscillant tend à diminuer de façon proportionnelle à la fréquence quand celle-ci augmente. En d'autres termes, la résistance négative diminue de façon proportionnelle quand le rapport D/T augmente. Alors que l'impédance d'un oscillateur à quartz présente une courbe décroissante aiguë quand le rapport D/T varie, l'impédance dans le mode fondamental devient plus faible que les impédances dans tous les modes d'oscillation pour une valeur de D/T égale ou supérieure a D/T - 45. La courbe caractéristique de résistance négative d'un circuit oscillant varie selon le circuit intégré (CI) utilisé dans le circuit oscillant et l'impédance d'un oscillateur à quartz
varie avec le diamètre et d'autres facteurs. Toutefois, la rela-
tion susmentionnée existe de façon fondamentale et le rapport D/T est habituellement choisi dans la gamme de 50 à 100 de façon à obtenir une oscillation stable dans le mode fondamental. Certains oscillateurs à quartz classiques de type planar sont excites dans le troisième harmonique, mais dans un tel cas, les circuits
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oscillants sont munis de circuits d'accord constitués d'induc-
tances (L) et de condensateurs (C).
Dans l'art antérieur tel qu'on l'a décrit ci-dessus, des lames de quartz très minces avec D/T = 50 à 100 sont utilisées et ces oscillateurs à quartz sont soumis à l'influence d'un moyen de support et il a été difficile de réaliser des oscillations très stables par suite de la diminution du facteur de qualité (Q). En outre, l'épaisseur des oscillateurs à quartz est si faible qu'il sont peu résistants aux chocs et susceptibles de se briser. En outre, dans un dispositif oscillant qui est muni d'un circuit d'accord à inductances (L) et capacités (C) pour obtenir le troisième harmonique, il est inévitable que le circuit devienne
grand en raison du circuit d'accord, en particulier de l'enroule-
ment (L) et la structure devient complexe en raison de l'augmenta-
tion du nombre d'éléments.
La présente invention prévoit un oscillateur a quartz de type planar fonctionnant dans le mode transverse en épaisseur destiné I être actionné avec un circuit oscillant sans circuit d'accord L, C dans lequel le rapport entre le diamètre et l'épaisseur est prévu pour fournir une oscillation stable dans le
troisième harmonique.
Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail
dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier
faite en relation avec les figures Jointes parmi lesquelles: la figure 1 est un graphique représentant la relation entre le rapport D/T d'un oscillateur I quartz et la différence entre la résistance négative d'un circuit oscillant et l'impédance de l'oscillateur a quartz dans chaque mode d'oscillation; la figure 2 est une vue de dessus d'un oscillateur à quartz; la figure 3 est une vue de côté de l'oscillateur à quartz de la figure 2; la figure 4 représente un circuit oscillant sans circuit d'accord L, C; la figure 5 est un graphique illustrant la relation entre la fréquence F et la résistance négative R du circuit oscillant; la figure 6 est un graphique illustrant la relation entre le rapport D/T de l'oscillateur à quartz et l'impédance CI du cristal dans chaque mode d'oscillation; la figure 7 est un graphique représentant la relation
entre le rapport D/T et la résistance négative dans le mode fon-
damental; la figure 8 est un graphique illustrant la relation entre le rapport D/T et la résistance négative pour le troisième harmonique; et la figure 9 est un graphique illustrant la relation entre le rapport D/T et la résistance négative pour le cinquième
harmonique.
Les figures 2 et 3 représentent un oscillateur à quartz fonctionnant dans le mode transverse en épaisseur à coupe en disque transverse (type AT); en figure 3, D désigne le diamètre
et T désigne l'épaisseur qui dans ce cas est D = 6 mm. La péri-
phérie externe de l'oscillateur est seulement légèrement polie
pour réduire l'impédance des oscillations d'harmoniques.
La figure 4 représente un circuit oscillant sans circuit d'accords L, C. La relation entre la résistance négative RI du circuit oscillant et la fréquence F (MHz) est représentée par la courbe de la figure 5. La forme de la courbe varie un peu avec le
circuit intégré (IC) utilisé dans le circuit oscillant, mais cha-
que courbe présente une allure de décroissance similaire. -
Dans le cas o le diamètre d'un oscillateur a quartz est de 6 m, la relation entre le rapport D/T et l'impédance CI du cristal dans les modes d'oscillations respectifs est représentée en figure 6. Une relation de proportionnalité existe entre l'épaisseur T de l'oscillateur a quartz et la fréquence F (MHz) pour l'oscillation fondamentale de l'oscillateur à quartz. Cette relation peut s'exprimer par l'équation suivante: F(NHz) = Kf/T (m) (avec Kf = environ 1,670) A partir de l'équation ci-dessus et des figures 5 et 6, les relations entre le rapport D/T et l'impiédance CI du cristal et la résistance négative RI dans différents modes friquentiels sont respectivement représentées en figures 7, 8 et 9. La différence entre la résistance négative R du circuit et l'impédance CI de l'oscillateur a quartz à chaque mode d'oscillation peut être calculée dans chacune des figures 7, 8 ou 9 et cette différence est représentée graphiquement en figure 1. A partir de la figure 1, on voit que la différence pour le troisième harmonique est plus importante entre les points A et B entre lesquels-l'oscillateur à quartz oscille dans le troisième harmonique, et on obtient l'inégalité 10 < D/T < 24 À En pratique, l'oscillation dans le troisième harmonique est instable au voisinage de D/T - 10 et de D/T - 24 et un oscillateur stable dans le troisième harmonique peut être obtenu en choisissant le rapport D/T pour éviter ces régions instables Selon la présente invention, le circuit oscillant peut être constitué d'un petit nombre d'éléments puisqu'il ne nécessite pas de circuit d'accord L, C et le circuit oscillant peut être rendu petit. Puisque l'oscillateur à quartz selon la présente invention oscille dans le troisième harmonique, la capacité liée à la vibration (Cm) peut être rendue faible et l'influence de la capacité parasite peut être rendue faible. En outre, le facteur de qualité Q peut être rendu grand et l'oscillateur fournit une oscillation très stable avec de très bonnes caractéristiques de vieillissement. En outre, l'oscillateur à quartz selon la présente invention peut être rendu plus épais que les oscillateurs a quartz
classiques et il présente une excellente résistance aux chocs.

Claims (2)

REVENDICATIONS
1. Oscillateur a quartz de type planar fonctionnant dans le mode transverse en épaisseur, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre (D) et l'épaisseur (T) de l'oscillateur à quartz est choisi pour que la différence entre l'impédance (CI) de l'oscillateur à quartz et la résistance négative (J RI) du cir- cuit oscillant pour l'oscillateur à quartz soit plus élevée pour
le troisième harmonique que pour les autres modes d'oscillation.
2. Oscillateur à quartz selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre (D) et l'épais-
seur (T) de la lame de quartz de l'oscillateur est choisi entre 10
et 24.
FR868610167A 1985-07-15 1986-07-11 Oscillateur a quartz de type planar fonctionnant dans le mode transverse en epaisseur Expired - Lifetime FR2584866B1 (fr)

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