Les Oscillateurs à Quartz

Oscillateurs à Quartz

Technologie du composant piézo-électrique Quartz
Schéma électrique équivalent
Paramètres du Quartz
Exemples de montage

Technologie du Quartz

Le quartz est un cristal de roche naturel de silice. Lorsqu’une lame de quartz subit une déformation, ses faces se couvrent de charges électriques de signes contraires. La différence de potentiel ainsi créée est d’autant plus élevée que la déformation est importante. Ce phénomène est appelé piézo-électricité. Il permet d’obtenir une conversion mécanique-électrique.

La piézo-électricité est un phénomène réversible. Lorsqu’une tension est appliquée entre les faces de la lame de quartz, elle produit une déformation du cristal. Lorsque la tension appliquée entre les deux faces de la lame de quartz est alternative, celle-ci vibre. Pour une certaine fréquence, l’amplitude de la vibration devient très importante, le cristal entre en résonance. La fréquence de résonance dépend des dimensions de la lame, plus celle-ci est mince plus la fréquence est élevée.

Suivant les dimensions et la coupe du quartz on détermine sa fréquence :

Exemples :

taille X ou de cury : 0,5 Mhz < F < 15 Mhz

taille AT : 500 khz < F < 150 Mhz

Schéma équivalent d'un Quartz

Ordre de grandeur :

Pour une coupe AT de 1 à 100 Mhz

L : 10 à 1000 mH

Cs : 0,05 à 0,1 pF

R : 10 à 2000 W

Cp : 5 à 10 pF

L’inductance L et le condensateur Cs forment un circuit LC série dont l’impédance est nulle ou minimale à la fréquence de la résonance série soit :

Paramètres du Quartz

Fréquence nominale : suivant les dimensions et la coupe du quartz.

Boîtier : métal ou plastique.

Précision de la fréquence : de l’ordre de 50 10 ^-6.

Dérive de la fréquence en température : de l’ordre de 10 10 ^-6 à 100 10^-6pour une gamme de température de - 20 °C à + 70 °C.

Exemples de montages d'oscillateur à Quartz

Oscillateur standard

Le montage le plus simple consiste à utiliser un circuit inverseur. A la mise sous tension, le quartz oscille grâce à la différence de niveaux de tension entre l’entrée et la sortie du circuit. La fréquence des oscillations peut atteindre le mégahertz. Le deuxième inverseur permet la mise en forme du signal de sortie pour obtenir un signal carré. La fréquence du signal peux être ajustée par des condensateurs.

Oscillateur Pierce

C’est un montage analogue à l’oscillateur Colpitts. La charge est soit une résistance de collecteur Rc, soit un collecteur ouvert. Le quartz doit osciller sur la fréquence de résonance série. La fréquence doit être légèrement inférieure à la fréquence propre du cristal; elle peut être ajustée par C1 et C2; c’est un montage très utilisé sur émetteur de petite puissance.

Oscillateur Overtone

Oscillateur à A.I.L.