FR2498388A1

FR2498388A1 - PROTECTION CIRCUIT FOR THE CONTROL CIRCUIT OF A PIEZOELECTRIC SIGNAL GENERATOR AND DEVICE FOR PRODUCING SUCH A PROTECTION CIRCUIT

Info

Publication number: FR2498388A1
Application number: FR8118895A
Authority: FR
Inventors: Hans Flaig
Original assignee: Gebrueder Junghans GmbH
Current assignee: Gebrueder Junghans GmbH
Priority date: 1981-01-17
Filing date: 1981-10-07
Publication date: 1982-07-23
Also published as: DE3101334A1

Abstract

It is intended to create a protection circuit which makes it possible to drive a piezo-signal transmitter (4) directly from an integrated circuit (1) without said integrated circuit (1) being subjected to any risk of destruction because of steady-state charging of the piezo-signal transmitter (4) caused by the environment. For this purpose, a dissipation path, which acts at least when the piezo-signal transmitter (4) is in its non-driven operating mode, is connected in parallel with said piezo-signal transmitter (4). The path (which has a low impedance in the non-driven operating mode) through an output stage (3) (of complementary construction) within the circuit (1) or even an external dissipation resistor (14) can be provided as this dissipation path, and preferably a conductive-varnish link (18) which is constructed on the piezo-signal transmitter (4), between its two electrodes (8, 11).

Description

La présente invention concerne un circuit de protection pour un circuit intégré prévu pour commander directement un générateur piézoélectrique de signaux ainsi qu'un dispositif pour la réalisation d'un tel circuit de protection. The present invention relates to a protection circuit for an integrated circuit intended to directly control a piezoelectric signal generator as well as a device for producing such a protection circuit.

On connaît un tel circuit de protection sous la forme d'un circuit limiteur de tension constitué par la mise en serie de deux diodes Zener orientées en sens inverse et branchées en parallèle avec le générateur de signaux piézoélectriques (publication "Maison" (1979) de la Murata MFG. Co., Ltd. Such a protection circuit is known in the form of a voltage limiting circuit constituted by the placing in series of two Zener diodes oriented in opposite directions and connected in parallel with the piezoelectric signal generator (publication "Maison" (1979) de Murata MFG. Co., Ltd.

"Piezo-Electric-Buzzer MANUAL Piezzo Buzzer Application", chapitres 3-4). L'inconvénient de ce circuit de protection consiste plus particulièrement dans le fait que le groupement des diodes Zener en opposition que l'on connecte en parallèle avec la sortie du circuit intégré, doit être dimensionné pour une tension déterminée, très légèrement supérieure à la tension de sortie utile, compte tenu des fluctuations de celle-ci, afin, d'une part, de ne pas provoquer un affaiblissement exagéré de la tension appliquée au générateur de signaux, et d'assurer d'autre part une protection efficace de l'étage de sortie du circuit intégré, contre des pointes de tension arrivant de l'extérieur par les bornes de sortie. "Piezo-Electric-Buzzer MANUAL Piezzo Buzzer Application", chapters 3-4). The drawback of this protection circuit consists more particularly in the fact that the grouping of opposing Zener diodes which are connected in parallel with the output of the integrated circuit, must be dimensioned for a determined voltage, very slightly higher than the voltage useful output, taking account of the fluctuations thereof, in order, on the one hand, not to cause an excessive weakening of the voltage applied to the signal generator, and to ensure on the other hand an effective protection of the output stage of the integrated circuit, against voltage spikes arriving from the outside via the output terminals.

Afin d'obtenir un bon couplage acoustique, dans le générateur piézoélectrique de signaux, le cristal piézoélectrique en forme de disque est rigidement lié avec une plaque métallique dont la résistance à la flexion est relativement élevée. Ainsi'qu'il ressort de la pratique (et ceci du fait des valeurs différentes des coefficients de dilatation thermiques), lors de variations de la température ambiante il se produit un gauchissement de cette structure composite qui se comporte comme un bilame, et les sollicitations mécaniques appliquées dans ces conditions au cristal piézoélectrique provoquent des déplacements de charges stationnaires qui se traduisent par l'apparition entre les électrodes de celui-ci de tensions de l'ordre de 100 V et davantage. In order to obtain a good acoustic coupling, in the piezoelectric signal generator, the disc-shaped piezoelectric crystal is rigidly linked with a metal plate whose flexural strength is relatively high. Thus it appears from practice (and this because of the different values of the thermal expansion coefficients), during variations in the ambient temperature there is a warping of this composite structure which behaves like a bimetallic strip, and the stresses mechanical applied under these conditions to the piezoelectric crystal cause movements of stationary charges which result in the appearance between the electrodes thereof of voltages of the order of 100 V and more.

En général, il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de protection contre de telles charges électriques car habituellement, afin d'obtenir une valeur élevée de la puissance acoustiques rayonnée, la commande du générateur de signaux piézoélectrique se fait au moyen d'étages multiplicateurs de tension. Un tel étage multiplicateur comporte des transistors bipolaires discrets, montés à l'extérieur du circuit intégré, et de plus on utilise souvent une bobine d'inductance connectée en parallèle avec le générateur de signaux piézoélectrique pour élever encore la tension avec des phénomènes de résonance.De tels transistors bipolaires sont pratiquement insensibles aux charges électrostatiques pouvant se développer dans des générateurs piézoélectriques dont les dimensions géométriqueue situent dans le domaine qui nous intéresse ici (pour le rayonnement de fréquences de l'ordre de 4 à 2 kHz), et aux surtensions qui peuvent en résulter, abstraction faite de la présence possible de ladite bobine d'inductance de résonance, connectée en parallèle et assurant ainsi la décharge du système. In general, it is not necessary to provide a protection circuit against such electric charges because usually, in order to obtain a high value of the radiated acoustic power, the piezoelectric signal generator is controlled by means of stages voltage multipliers. Such a multiplier stage comprises discrete bipolar transistors, mounted outside the integrated circuit, and moreover an inductance coil often connected in parallel with the piezoelectric signal generator is often used to further raise the voltage with resonance phenomena. Such bipolar transistors are practically insensitive to electrostatic charges which can develop in piezoelectric generators whose geometric dimensions lie in the area which interests us here (for radiation of frequencies of the order of 4 to 2 kHz), and to overvoltages which may result, regardless of the possible presence of said resonant inductor, connected in parallel and thus ensuring the discharge of the system.

Par contre, la décharge à travers l'étage de sortie intégré d'un circuit intégré de commande, entraînerait la destruction dudit étage de sortie, car celui-ci ne peut pas être dimensionné pour absorber de telles sur tensions arrivant sur la sortie ni pour les courants supplémentaires engendrés par les régimes transitoires déclenchés par ces surtensions. La commande directe à partir d'un circuit intégré est cependant possible et souhaitable, si en montant le générateur de signaux piézoélectrique dans un résonateur acoustique (voir la référence précitée, chapitre 7) on obtient la puissance rayonnée désirée sans recourir à une élévation de tension. On the other hand, the discharge through the integrated output stage of an integrated control circuit, would cause the destruction of said output stage, since the latter cannot be dimensioned to absorb such over voltages arriving at the output nor for the additional currents generated by the transient regimes triggered by these overvoltages. Direct control from an integrated circuit is however possible and desirable, if by mounting the piezoelectric signal generator in an acoustic resonator (see the aforementioned reference, chapter 7) the desired radiated power is obtained without resorting to a voltage increase .

Compte tenu de ces considérations, le problème qui est à la base de la présente invention est celui de la réalisation d'un circuit de protection du genre décrit dans le préambule, et ce problème est résolu, selon la présente invention par le fait que le générateur de signaux piézoélectrique est shunté par un circuit de dérivation qui est efficace au moins lorsque ledit générateur est à l'état de repos.Au moyen de cette mesure de protection, dont le principe ne repose pas sur une limitation de la tension et qui se présente sous la forme d'un circuit de dérivation disposé en parallèle avec le générateur de signaux piézoélectrique qui peut être commandé directement à partir du circuit intégré (sans composants discrets extérieurs supplémentaires, par conséquent, qui en plus de leur fonction propre assureraient aussi, sans risque de destruction, un équilibrage des charges électriques) on est assuré ainsi qu'il ne peut pas s'accumuler sur le générateur de signaux piézoélectrique suffisamment élevées pour mettre en danger l'intérieur du circuit intégré, à partir de ses bornes de sortie. Given these considerations, the problem which is the basis of the present invention is that of the realization of a protection circuit of the kind described in the preamble, and this problem is solved, according to the present invention by the fact that the piezoelectric signal generator is bypassed by a bypass circuit which is effective at least when said generator is in the resting state. By means of this protective measure, the principle of which is not based on a voltage limitation and which is present in the form of a branch circuit arranged in parallel with the piezoelectric signal generator which can be controlled directly from the integrated circuit (without additional external discrete components, therefore, which in addition to their own function would also, without risk of destruction, balancing of electrical charges), so that it cannot accumulate on the piezoelectric signal generator sufficiently t high to endanger the interior of the integrated circuit, from its output terminals.

L'invention se prête à une réalisation particulièrement avantageuse, sans adjonction d'aucun circuit ou composant supplémentaire dans le cas où le générateur de signaux piézoélectrique est branché directement à la sortie du circuit intégré sans insertion d'un interrupteur de coupure du signal, car avec le générateur piézoélectrique raccordé en permanence à l'étage de sortie intégré il suffit d'assurer la mise en court-circuit dudit générateur lorsqu'il est au repos, pour éviter l'accumulation de charges électriques critiques dues aux variations des influences de l'environnement. The invention lends itself to a particularly advantageous embodiment, without the addition of any additional circuit or component in the case where the piezoelectric signal generator is connected directly to the output of the integrated circuit without insertion of a signal cut-off switch, because with the piezoelectric generator permanently connected to the integrated output stage, it suffices to ensure that said generator is short-circuited when it is at rest, to avoid the accumulation of critical electrical charges due to variations in the influences of the 'environment.

Si cependant l'interrupteur de coupure, qui ne doit être enclenché que pour commander l'émission du signal, est prévu après le circuit intégré, en série par conséquent avec le générateur de signal piézoélectrique, le circuit de dérivation prévu pour éviter l'accumulation de charges électriques critiques sur ledit générateur à l'état de repos peut être judicieusement réalisé avec une simple résistance de fuite branchée en parallèle. If, however, the cut-off switch, which must be engaged only to control the emission of the signal, is provided after the integrated circuit, in series consequently with the piezoelectric signal generator, the bypass circuit provided to avoid accumulation critical electrical charges on said generator in the idle state can be judiciously carried out with a simple leakage resistance connected in parallel.

L'invention prévoit aussi une variante avec une structure particulièrement avantageuse de cette résistance de fuite qui est constituée alors par un shunt de pontage en vernis conducteur, disposé entre les deux électrodes du générateur piézoélectrique, car la réalisation du circuit de dérivation ne nécessite alors aucune adjonction de composant supplémentaire dans le circuit existant, la branche de dérivation étant réalisée directement sur le générateur de signal piézoélectrique, directement à l'endroit, par conséquent, où prennent naissance les charges électriques critiques qu'il s'agit d'évacuer. The invention also provides a variant with a particularly advantageous structure of this leakage resistance which then consists of a bridging shunt in conductive varnish, disposed between the two electrodes of the piezoelectric generator, since the realization of the bypass circuit then requires no addition of additional component in the existing circuit, the branch branch being carried out directly on the piezoelectric signal generator, directly at the place, consequently, where the critical electric charges arise which it is a question of evacuating.

Cette solution présente en outre la possibilité d'une solution avantageuse pour la fabrication, consistant à prévoir dans la ligne d'assemblage un doseur stilligoutte pour l'application du vernis conducteur, on peut ainsi équiper le générateur de signaux piézoélectrique, déjà au stade de sa fabrication, d'une protection convenable contre les charges électriques, critiques pour les circuits intégrés. This solution also presents the possibility of an advantageous solution for manufacturing, consisting in providing in the assembly line a dropper doser for the application of the conductive varnish, it is thus possible to equip the piezoelectric signal generator, already at the stage of its manufacture, suitable protection against electric charges, critical for integrated circuits.

D'autres caractéristiques et avantages de 1 'in- vention ressortent de la description ci-dessous des exemples de réalisation préférés du circuit de protection selon l'invention ainsi que d'un dispositif selon l'invention pour la fabrication de générateurs piézoélectriques de signaux équipés d'emblée d'une telle protection, toutes ces représentations se limitant autant que possible à l'essentiel. Other characteristics and advantages of the invention emerge from the description below of the preferred embodiments of the protection circuit according to the invention as well as of a device according to the invention for the manufacture of piezoelectric signal generators immediately equipped with such protection, all these representations being limited as much as possible to the essentials.

Les différentes figures montrent respectivement:
Figure 1 - le schéma de principe de la commande d'un générateur de signaux piézoélectrique directement à partir d'un circuit intégré, avec la structure de dispositif de protection adoptée en raison du mode de raccordement dudit générateur piézoélectrique avec le circuit intégré
Figure 2 - en variante aux conditions selon la figure 1, la commande du générateur de signaux piézoélectrique à partir du circuit intégré au moyen d'un interrupteur inséré entre les deux, avec la réalisation du système de protection sous la forme d'une résistance de fuite connectée en parallèle avec le générateur piézoélectrique ;
Figure 3 - le système de protection selon la figure 2, dans le cas d'un circuit intégré dont l'étage de sortie est constitué par un transistor bipolaire.The different figures show respectively:
Figure 1 - the block diagram of the control of a piezoelectric signal generator directly from an integrated circuit, with the structure of the protection device adopted due to the method of connection of said piezoelectric generator with the integrated circuit
Figure 2 - as an alternative to the conditions according to Figure 1, the control of the piezoelectric signal generator from the integrated circuit by means of a switch inserted between the two, with the realization of the protection system in the form of a resistance leak connected in parallel with the piezoelectric generator;
Figure 3 - the protection system according to Figure 2, in the case of an integrated circuit whose output stage consists of a bipolar transistor.

Figure 4 - la vue-en plan d'un générateur de signaux en forme de disque, avec la réalisation du dispositif de protection sous la forme d'un pontage en vernis conducteur, entre les électrodes du cristal piézoélectrique. Figure 4 - the plan view of a disc-shaped signal generator, with the realization of the protection device in the form of a bridging in conductive varnish, between the electrodes of the piezoelectric crystal.

Figure 5 - une vue en coupe selon les flèches
V-V de la figure 4
Figure 6 - une représentation sous la forme de blocs fonctionnels d'une suite de postes de fabrication et d'assemblage, avec incorporation d'un poste pour la réalisation du système de protection selon les figures 4 et 5.Figure 5 - a sectional view along the arrows
VV of figure 4
Figure 6 - a representation in the form of functional blocks of a series of manufacturing and assembly stations, with incorporation of a station for the realization of the protection system according to Figures 4 and 5.

La figure 1 montre sous une forme simplifiée le schéma de principe d'un circuit intégré 1 dans la technique
CMOS (Compatible Metal Oxyde Semi-Conductor), c'est-à-dire avec des transistors à effet de champ (FET) 2 connectés en série entre les polarités VDD et VSS d'une source d'alimentation et qui sont rendus conducteurs à tour de rôle. Dans l'exemple représenté les transistors à effet de champ 2 connectés en série sont dopés avec des polarités inverses et on les commande en parallèle ; il est possible cependant de prévoir aussi des transistors à effet de champ 2 de même polarité dont l'un est commandé directement et l'autre au moyen d'un étage inverseur ou d'un conducteur sépa avec un signal inversé ; ceci est déjà connu dans la technique des circuits intégrés CMOS et ne constitue pas l'objet de la présente invention.Figure 1 shows in simplified form the block diagram of an integrated circuit 1 in the art
CMOS (Compatible Metal Oxide Semi-Conductor), i.e. with field effect transistors (FET) 2 connected in series between the VDD and VSS polarities of a power source and which are made conductive to Alternatively. In the example shown, the field effect transistors 2 connected in series are doped with reverse polarities and they are controlled in parallel; however, it is also possible to provide field effect transistors 2 of the same polarity, one of which is controlled directly and the other by means of an inverter stage or of a separate conductor with an inverted signal; this is already known in the art of CMOS integrated circuits and does not constitute the object of the present invention.

A l'intérieur du circuit intégré 1 ce schéma de principe montre un étage de sortie CMOS 3 avec des transistors à effet de champ 2, qui convient pour commander directement un générateur piézoélectrique de signaux 4, sans insertion d'un circuit multiplicateur de tension intégré ou extérieur. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, contrairement à ce qui est indiqué pour les autres exemples de réalisation ci-dessous, un interrupteur de coupure du signal 5 est inséré non pas entre l'étage de sortie du circuit intégré 1 et le générateur de signal piézoélectrique 4 mais dans l'entrée 6 de la partie du circuit intégré 1 qui, lorsque l'interrupteur de signal 5 est fermé, fournit pour commander le générateur de signaux piézoélectrique 4 dans le domaine des fréquences audibles, par l'intermédiaire de l'étage de sortie intégré 3 représenté dans la figure 1, la suite d'impulsions à fréquence acoustique obtenue, par exemple, par démultiplication du signal engendré par un oscillateur à haute fréquence et, le cas échéant, en modulant le signal à la fréquence ainsi divisée. Inside the integrated circuit 1 this block diagram shows a CMOS output stage 3 with field effect transistors 2, which is suitable for directly controlling a piezoelectric signal generator 4, without inserting an integrated voltage multiplier circuit or outside. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, contrary to what is indicated for the other exemplary embodiments below, a signal cut-off switch 5 is inserted not between the output stage of the integrated circuit 1 and the piezoelectric signal generator 4 but in input 6 of the part of the integrated circuit 1 which, when the signal switch 5 is closed, provides for controlling the piezoelectric signal generator 4 in the range of audible frequencies, via of the integrated output stage 3 represented in FIG. 1, the sequence of pulses at acoustic frequency obtained, for example, by reduction of the signal generated by a high frequency oscillator and, if necessary, by modulating the signal at the frequency thus divided.

Le générateur de signaux piézoélectrique 4 est donc relié en permanence à la. prise médiane 7 de l'étage de sortie CMOS 3 qui, lorsque l'interrupteur de signal 5 est fermé, est reliée alternativement au potentiel VDD et au potentiel VSS, au rythme de la fréquence d'excitation du générateur de signal piézoélectrique. Dans ces conditions, le choix du potentiel auquel est reliée l'autre électrode 8 du générateur piézoélectrique, celle qui n'est pas raccordée à l'étage de sortie 3, n'a en principe aucune importance. The piezoelectric signal generator 4 is therefore permanently connected to the. center tap 7 of the CMOS output stage 3 which, when the signal switch 5 is closed, is connected alternately to the potential VDD and to the potential VSS, at the rate of the excitation frequency of the piezoelectric signal generator. Under these conditions, the choice of the potential to which the other electrode 8 of the piezoelectric generator, that which is not connected to the output stage 3, is connected, is in principle of no importance.

Si l'on admet, partant de ce qui précède, que le circuit intégré 1 est conçu de manière que lorsque l'interrupteur 5 du signal est fermé, le conducteur 9 qui commande l'étage de sortie soit au potentiel VSS, à l'état de repos du générateur de signal piézoélectrique 4, c'est celui des deux transistors à effet de champ 2, qui, dans la figure 2, se trouve en bas qui est conducteur et la prise médiane 7 est donc reliée en permanence au potentiel VSS. Si donc, contrairement à ce qui est représenté dans la figure 1, la deuxième électrode 8 du générateur piézoélectrique, dont le branchement est indifférent, était reliée au potentiel VDD, à l'état de repos le générateur piézoélectrique 4 se chargerait à l'état stationnaire à la tension correspondant à la différence entre les potentiels
VSS et VDD.Cette tension se trouverait majorée du fait des sollicitations mécaniques appliquées au cristal piézoélectrique 10 en particulier en raison des fluctuations de la température provoquant des déformations de cette structure bilame constituée par le cristal 10 et la plaque de support 17, cette charge électrique supplémentaire ne pourrait pas alors être évacuée à l'état stationnaire par le circuit intégré 1 ou par la source d'alimentation de celui-ci.If it is assumed, starting from the above, that the integrated circuit 1 is designed so that when the signal switch 5 is closed, the conductor 9 which controls the output stage is at potential VSS, at quiescent state of the piezoelectric signal generator 4, it is that of the two field effect transistors 2, which, in FIG. 2, is located at the bottom which is conductive and the central tap 7 is therefore permanently connected to the potential VSS . If therefore, contrary to what is shown in FIG. 1, the second electrode 8 of the piezoelectric generator, the connection of which is indifferent, was connected to the potential VDD, in the quiescent state the piezoelectric generator 4 would charge in the state stationary at the voltage corresponding to the difference between the potentials
VSS and VDD. This voltage would be increased due to the mechanical stresses applied to the piezoelectric crystal 10 in particular due to the temperature fluctuations causing deformations of this bimetallic structure formed by the crystal 10 and the support plate 17, this electrical charge. additional could not then be discharged in the stationary state by the integrated circuit 1 or by the power source thereof.

A la mise en service du générateur de signaux piézoélectrique 4 au moyen de l'interrupteur 5 il se produit une inversion de la conduction entre les deux transistors à effet de champ 2 de l'étage de sortie 3, la prise médiane 7 se trouve commutée sur le potentiel VDD et il se produit un équilibrage des charges électriques entre les électrodes 8 et 11 du générateur de signaux 4, à travers celui des deux transistors à effet de champ 2 représenté dans la figure 3, qui se trouve au-dessus, avec un risque de destruction dudit transistor à effet de champ 2 et par conséquent du circuit intégré.Si par contre le générateur de signaux piézoélectrique 4, lorsqu'il est au repos, est shunté directement par un circuit de dérivation constitué par l'un des deux transistors à effet de champ 2 (par exemple celui du bas, comme on l'a représenté dans la figure 1), qui est conducteur lorsque l'interrupteur de signal 5 est ouvert (et dans ce cas de l'exemple représenté la prise médiane 7 est alors également au potentiel VSS), le générateur de signal piézoélectrique est ainsi court-circuité au repos et il ne peut pas se développer de charges statiques du fait d'influences extérieures, en particulier d'influences thermo-mécaniques. When the piezoelectric signal generator 4 is put into service by means of the switch 5, there is an inversion of the conduction between the two field effect transistors 2 of the output stage 3, the central tap 7 is switched on the potential VDD and there is a balancing of the electric charges between the electrodes 8 and 11 of the signal generator 4, through that of the two field effect transistors 2 represented in FIG. 3, which is located above, with a risk of destruction of said field effect transistor 2 and therefore of the integrated circuit. If, on the other hand, the piezoelectric signal generator 4, when it is at rest, is shunted directly by a bypass circuit constituted by one of the two field effect transistors 2 (for example the bottom one, as shown in Figure 1), which is conductive when the signal switch 5 is open (and in this case of the example shown the middle tap 7 is then also at potential VSS), the piezoelectric signal generator is thus short-circuited at rest and it cannot develop static charges due to external influences, in particular thermo-mechanical influences.

Avec l'exemple de réalisation présenté en variante dans la figure 2, où le générateur de signal piézoélectrique 4 est commandé directement par l'étage de sortie 3 d'un circuit intégré I, meme en régime d'attente du sytème, la suite d'impulsions à fréquence audible 13 est toujours présente sur la prise médiane 7 et par conséquent sur la borne de sortie 12 du circuit intégré, mais elle n'est transmise au générateur de signaux 4 que lorsque l'interrupteur de signal 5 est fermé (lorsque l'interrupteur de déclenchement de la sonnerie est libéré, dans le cas d'un réveil -matin électrique). Le choix du potentiel auquel est reliée la deuxième électrode 8 n'a maintenant aucune importance, puisque le générateur de signal 4 est shunté maintenant par un circuit de dérivation constitué par une résistance de fuite 14.Celle-ci est dimensionnée de manière que lorsque l'interrupteur de signal 5 est fermé, il ne se produise pas un potentiortrage de la tension avec l'étage de sortie 3, au détriment de la puissance sonore rayonnée, et que d'autre part, avec la capacité du générateur de signaux 4 et la résistance de fuite 14 la constante de temps résultante soit suffisamment petite pour assurer une disparition rapide des charges'électriques susceptibles de s'accumuler sur le générateur piézoélectrique 4 du fait d'influences variables de l'environnement. Dans la pratique; il est apparu qu'une valeur de résistance comprise entre 10 kilohms et 1 mégohm pouvait convenir, avec une valeur moyenne de la résistance de fuite propre du cristal piézoélectrique de 103 mégohms et une capacité statique moyenne du générateur piézoélectrique 4 de l'ordre de 10 nF. Avec ce circuit de dérivation connecté directement en parallèle avec le générateur de signaux piézoélectrique 4 sous la forme de la résistance de fuite 14, on est assuré qu'à la fermeture de l'interrupteur de signal 5 il ne va plus se produire de régime critique de compensation de charges à travers l'étage de sortie intégré 3, dont les transistors à effet de champ 2 sont ainsi protégés contre la destruction du fait des charges statiques électriques du générateur piézoélectrique 4, indépendamment du potentiel auquel est raccordée la deuxième électrode 8 dudit générateur. With the exemplary embodiment presented in a variant in FIG. 2, where the piezoelectric signal generator 4 is controlled directly by the output stage 3 of an integrated circuit I, even in the system standby mode, the sequence d pulses at audible frequency 13 is always present on the center socket 7 and therefore on the output terminal 12 of the integrated circuit, but it is only transmitted to the signal generator 4 when the signal switch 5 is closed (when the buzzer trigger switch is released, in the case of an electric alarm clock). The choice of the potential to which the second electrode 8 is connected is now of no importance, since the signal generator 4 is now shunted by a bypass circuit constituted by a leakage resistor 14. This is dimensioned so that when the signal switch 5 is closed, there is no potentiating of the voltage with the output stage 3, to the detriment of the radiated sound power, and that on the other hand, with the capacity of the signal generator 4 and the leakage resistance 14 the resulting time constant is small enough to ensure rapid disappearance of the electric charges liable to accumulate on the piezoelectric generator 4 due to variable influences from the environment. In practice; it appeared that a resistance value of between 10 kilohms and 1 megohm could be suitable, with an average value of the inherent leakage resistance of the piezoelectric crystal of 103 megohms and an average static capacity of the piezoelectric generator 4 of the order of 10 nF. With this branch circuit connected directly in parallel with the piezoelectric signal generator 4 in the form of the leakage resistor 14, it is ensured that when the signal switch 5 is closed, a critical regime will no longer occur. of compensation of charges through the integrated output stage 3, whose field effect transistors 2 are thus protected against destruction due to the static electric charges of the piezoelectric generator 4, independently of the potential to which the second electrode 8 of said is connected generator.

La figure 3 montre le circuit de protection shuntant le générateur de signaux piézoélectrique 4 réalisé sous la forme de la résistance de fuite 14 et correspondant à celui de la figure 2, pour le cas d'un circuit intégré 1 avec un étage de sortie constitué par un transistor bipolaire 15 avec un collecteur 16 dit ouvert qui, lorsque l'interrupteur de signal 5 est fermé est relié à travers le générateur de signal 4 par exemple au potentiel VDD. Là encore, avec la constante de temps de décharge qui résulte du branchement en parallèle de la résistance de fuite 14 avec les électrodes 8, 11 du générateur de signal 4, on empêche que des charges critiques ne s'accumulent sur le générateur piézoélectrique 4 du fait des influences extérieures et qu'ensuite, la fermeture de l'interrupteur 5 ne provoque une décharge accompagnée d'une sollicitation critique du transistor 15. FIG. 3 shows the protection circuit shunting the piezoelectric signal generator 4 produced in the form of the leakage resistor 14 and corresponding to that of FIG. 2, for the case of an integrated circuit 1 with an output stage constituted by a bipolar transistor 15 with a so-called open collector 16 which, when the signal switch 5 is closed is connected through the signal generator 4 for example to the potential VDD. Here again, with the discharge time constant which results from the parallel connection of the leakage resistor 14 with the electrodes 8, 11 of the signal generator 4, it is prevented that critical charges accumulate on the piezoelectric generator 4 of the made of external influences and that then, the closing of the switch 5 does not cause a discharge accompanied by a critical request of the transistor 15.

La figure 4 montre une vue en plan d'un générateur de signaux piézoélectrique 4, à peu près en vraie grandeur, et la figure 5 en donne une vue en coupe. Un cristal piézoélectrique 10, ayant la forme d'un cylindre plat, est pourvu sur ses deux faces frontales d'un revêtement électriquement conducteur (d'argent par évaporation sous vide, par exemple), l'une de ces faces métallisées servant d'électrode 11 ; l'autre face est réunie électriquement à une plaque métallique 17 qui joue le rôle de deuxième électrode 8, la jonction est réalisée au moyen d'une colle électriquement conductrice (qui n'apparalt pas dans le dessin), pour obtenir un bon couplage des vibrations, cette colle assure une liaison superficielle rigide entre le cristal piézoélectrique 10 et la plaque métallique 17.La résistance de fuite 14 qui joue le rôle de circuit de dérivation dans les figures 2 et 3, est réalisée sous la forme d'un pont en vernis conducteur 18, déposé sur la hauteur du pourtour cylindrique du cristal piézoélectrique, depuis le bord de l'une des électrodes 11 jusqu'à la zone correspondante de la plaque métallique 17.Comme la résistance électrique de ce pont de vernis conducteur 18 peut s'ajuster non seulement en jouant sur son étendue superficielle mais aussi sur la conductibilité du vernis conducteur utilisé, pour réaliser le circuit de dérivation constituant le dispositif de protection de l'étage de sortie intégré dans le cas de la commande directe d'un générateur de signal piézoélectrique 4 (sans l'insertion d'un multiplicateur de tension), il suffit de déposer sur le bord de la première électrode 11 une petite goutte de vernis conducteur, une masse tellement insignifiante qu'elle'ne peut pratiquement pas altérer le comportement vibratoire du générateur de signaux piézoélectrique 4 ni un amortissement des vibrations. Figure 4 shows a plan view of a piezoelectric signal generator 4, approximately in full size, and Figure 5 gives a sectional view. A piezoelectric crystal 10, having the shape of a flat cylinder, is provided on its two front faces with an electrically conductive coating (of silver by vacuum evaporation, for example), one of these metallized faces serving as electrode 11; the other face is electrically joined to a metal plate 17 which plays the role of second electrode 8, the junction is carried out by means of an electrically conductive adhesive (which does not appear in the drawing), to obtain a good coupling of the vibrations, this adhesive provides a rigid surface connection between the piezoelectric crystal 10 and the metal plate 17. The leakage resistance 14 which acts as a branch circuit in FIGS. 2 and 3 is produced in the form of a bridge conductive varnish 18, deposited on the height of the cylindrical periphery of the piezoelectric crystal, from the edge of one of the electrodes 11 to the corresponding zone of the metal plate 17. As the electrical resistance of this bridge of conductive varnish 18 can s '' adjust not only by varying its surface extent but also on the conductivity of the conductive varnish used, to produce the bypass circuit constituting the protection device for the floor rtie integrated in the case of direct control of a piezoelectric signal generator 4 (without the insertion of a voltage multiplier), it suffices to deposit on the edge of the first electrode 11 a small drop of conductive varnish, a mass so insignificant that it can practically not alter the vibratory behavior of the piezoelectric signal generator 4 or damping vibrations.

Ce dispositif de protection sous la forme d'un circuit de dérivation constitué par le pont de vernis conducteur 18, appliqué directement sur le générateur de signaux piézoélectrique 4, peut être réalisé d'une manière particulièrement simple et économique au moyen d'un dispositif tel que celui qui est représenté symboliquement dans la figure 6, inséré dans la ligne de fabrication d'un tel générateur piézoélectrique 4, dans le fil d'une ligne d'usinage et d'assemblage, après un poste de collage 19 (pour l'application de la colle conductrice sur la plaque métallique 17) et un poste d'assemblage 20 (pour la mise en place et le placage du cristal piézoélectrique 10 sur la surface de collage) est disposé un doseur stilligoutte 21 pour l'application d'une goutte de vernis conducteur sur le bord de l'électrode libre 11 du cristal piézoélectrique 10. Avant de se figer, cette goutte dosée de vernis conducteur s'écoule le long du bord du disque qui constitue le cristal piézoélectrique 10, jusqu'à la plaque métallique 17, et forme ainsi le circuit de dérivation constitué par le pontage en vernis conducteur 18. This protection device in the form of a bypass circuit constituted by the bridge of conductive varnish 18, applied directly to the piezoelectric signal generator 4, can be produced in a particularly simple and economical manner by means of a device such as that which is symbolically represented in FIG. 6, inserted in the production line of such a piezoelectric generator 4, in the wire of a machining and assembly line, after a bonding station 19 (for the application of the conductive adhesive on the metal plate 17) and an assembly station 20 (for the placement and plating of the piezoelectric crystal 10 on the bonding surface) is disposed a dropper doser 21 for the application of a drop of conductive varnish on the edge of the free electrode 11 of the piezoelectric crystal 10. Before freezing, this dosed drop of conductive varnish flows along the edge of the disc which constitutes the piezoelectric crystal 10, up to the metal plate 17, and thus forms the bypass circuit constituted by the bridging in conductive varnish 18.

Claims

1. - Protection circuit for an integrated circuit provided for directly controlling a piezoelectric signal generator, characterized in that the piezoelectric signal generator (4) is bypassed by a bypass circuit which is effective at least when the generator 4 is in a state of rest.

2. - Protection circuit according to claim 1, for the case of the direct connection of the piezoelectric signal generator to the output of the integrated circuit without insertion of a signal cut-off switch, characterized in that the bypass circuit is constituted by that of the branches, of an integrated output stage (3) with a complementary functional structure, which in the rest state of the piezoelectric signal generator (4) is maintained in the conductive state or weakly resistant.

3. - Protection circuit according to claim 1, for the case where a signal cut-off switch is connected in series with the piezoelectric signal generator connected to the output of the integrated circuit, characterized in that the branch circuit is constituted by a leakage resistor (14).

4. - Protection circuit according to claim 3, characterized in that the leakage resistance (14) is constituted by a bridging shunt, in conductive varnish, disposed between the two electrodes (8, 11) of the piezoelectric signal generator (4).

5. - Device for producing a protection circuit of an integrated circuit provided for directly controlling a piezoelectric signal generator, in particular, according to claim 4, characterized in that in an assembly line, for the construction of the piezoelectric signal generator (4), following a bonding station and an assembly station (19, 20) there is provided a dropper doser (21) supplied with conductive varnish.