Mesure de la dérive de Quartz dans le temps

[Oscillateur88]

Bonjour à  tout le monde  :)

Je vous écris en ce jour car je fais face à  une problématique qui m'a donné envie de réaliser un petit projet: nous savons tous que les composants cristaux Quartz dérivent dans le temps.

J'aimerais construire un lot de plaquettes qui pourrait permettre de mesurer la dérive en fréquence des composants en question. L'idée serait de construire des circuits oscillants avec une place prévue pour y insérer le quartz. Je pourrait alimenter le montage et regarder le signal à  l'analyseur de spectre ou à  l'oscilloscope afin de voir quelle est sa fréquence.

Je pense que cela serait pour des cristaux quartz de fréquence relativement basse : de quelques dizaines de kHz jusqu'à  quelques MHz. Je pense qu'il me faudrait faire plusieurs plaquettes d'oscillateurs pour pouvoir tester plusieurs gammes de Quartz.

Est ce que cela vous parait faisable de faire ça ? Cela me parait trop simple pour être vrai....

[Électro-Bidouilleur]

Salut,

Non, c'est réaliste. Il faut utiliser un circuit d'oscillateur approprié. Il est possible que vous ayez besoin de deux versions du même oscillateur, avec quelques changements de condensateurs ou résistances pour les plus basses fréquences. Cherchez pour "crystal tester" ou "crystal checker".

Mais vous aurez besoin d'un fréquencemètre ayant une résolution de 1Hz pour bien faire. La résolution de mesure de la fréquence d'un oscilloscope est trop faible. Et lui-même glissera en fréquence. Pour l'analyseur spectral, cela dépend. Les meilleurs ont une résolution au Hz près, même dans les MHz. Mais il faudra lui aussi le stabiliser avec une référence externe 10MHz stable.

Un bon fréquencemètre référencé à  un 10MHz dérivé d'un GPS sera parfait pour ce boulot. La plupart des modèles HP d'occasion peuvent être référencés de l'externe. De nos jours on peut s'équiper ou se construire une référence 10 MHz GPS assez facilement. À défaut d'avoir une référence externe, il faut s'assurer que le fréquencemètre possède l'option de haute stabilité (OCXO interne).

Donc, je vous conseille d'investir dans un peu d'instrumentation. Vous ne le regretterez pas. Par exemple, un HP 5381A à  moins de 100$ fera le boulot. Et pour la référence GPS 10 MHz, il y en a de disponibles aussi à  moins de 100$. BG7TBL en vend sur eBay et AliExpress.

[Oscillateur88]

Bonsoir Bertrand,

D'accord, et est ce qu'il y a un risque d'accrocher sur une harmonique avec le fréquencemètre ? C'est ce qui m'inquiète un peu...

J'ai trouvé un exemple de circuit de crystal tester dans un numéro d'elektor, Christian Tavernier avait rédigé l'article :

http://electronique-3d.fr/PDF/Testeur_de_quartz.pdf

Finalement ce qui m'intéresse, c'est plus la partie de gauche du circuit car il s'agit de l'oscillateur.  Par contre j'ai cherché dans les topologies d'oscillateurs classiques pour voir si je peux trouver les relation mathématiques associées à  cette topologie afin de bien comprendre cet oscillateur mais je n'ai pas trouvé.... Est ce que quelqu'un en connait le nom ?

De plus pour recueillir le signal et mesurer sa fréquence au fréquencemètre, i faut connecter ce dernier aux bornes de la résistance R2. Est ce que ça ne va pas influencer le montage et ainsi décaler légèrement la fréquence d'oscillation du signal ?

[Électro-Bidouilleur]

C'est clairement un oscillateur Colpitts à  quartz. Il a déjà  été simulé ici:
https://www.multisim.com/content/WP2yBif6peFbqKuWqzEzGe/quartz-crystal-colpitts-oscillator/

Il est possible, en effet, que de s'attacher à  l'oscillateur le fasse légèrement glisser. C'est pour cela qu'on ajoute habituellement un étage tampon en aval. Un simple étage à  collecteur commun fera le boulot.

Pourquoi ne pas utiliser un simulateur pour tester votre circuit? LTSpice, ou un simulateur en ligne.

[Oscillateur88]

Bonjour Bertrand,

Excusez ma réponse tardive ; effectivement c'est clairement un oscillateur de Pierce, j'aurais dû le voir  :-[

J'ai regardé vos vidéos sur LT SPICE qui sont très bien faites, je vais simuler et faire le montage sur plaquette  ;)

[loulou31]

Bonjour,

Pour la mesure de fréquence précise je recommande le BG7TBL FA-2. Le modéle qui monte à  6GHz (environ 100€). Il existe en version 12GHz mais est plus cher!
Le boitier n'est pas tres "sexy" et l'affichage pas trés grand,  mais c'est un appareil performant pour son prix.
C'est un fréquencemétre réciproque ( très bonne résolution) et posséde un OCXO en interne mais accepte aussi ref externe 10MHz. Il a aussi des  fonction statistiques ainsi qu'une interface  USB ce qui est appréciable pour mesurer des dérives en fréquence.
Pour ton usage je ne recommande pas les fréquencemétres à  bas cout (quelques dizaines d'€) qui ont pour principal inconvénient de ne pas accepter de référence externe.

Jean-Louis