Устройство для подгонки резисторов

 

Назначение: изобретение относится к технологии микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении пленочных резисторов. Сущность: для повышения точности и воспроизводимости параметров резисторов в устройство, содержащее вибратор и генератор низкой частоты, связанный с вибратором, генераторы факельного разряда, связанные с рабочим электродом, подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым входом с выходом источника опорного напряжения, а вторым входом - с выходом измерителя сопротивления, аналого - цифровой преобразователь, вход которого связан с выходом блока сравнения, элементы И, первый вход каждого из которых связан с одноименным выходом аналого - цифрового преобразователя, а выход каждого элемента И связан с входом одноименного генератора факельного разряда, регистр сдвига, связанный каждым из своих выходов с вторым входом одноименного элемента И, мультивибратор, выход которого связан с управляющим входом измерителя - сопротивления, введены дополнительный элемент И, связанный первым входом с выходом мультивибратора, а выходом - с входом регистра сдвига, элемент ИЛИ - НЕ, каждый вход которого связан с выходом одноименного элемента И, а выход - с вторым входом дополнительного элемента И. 1 ил.

Изобретение относится к технологии микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении пленочных резисторов.

Известно устройство для подгонки пленочных резисторов [1] содержащее генератор факельного разряда, рабочий и вспомогательный электроды, соединенные соответственно с первым и вторым выходами генератора факельного разряда, и катушку индуктивности, выполненную в виде половины однополюсного гиперболоида и включенную между первым выходом генератора и рабочим электродом. Это устройство позволяет удалить часть резисторного слоя с помощью факельного разряда.

Недостатками известного устройства являются низкие точность и воспроизводимость параметров резисторов, что обусловлено неконтролируемым выжиганием резистора около электрода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подгонки резисторов [2] содержащее генератор низкой частоты, к выходу которого подключен вибратор, рабочий электрод, закрепленный на подвижной части вибратора, генератор факельного разряда, к выходу которого подключен рабочий электрод, подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, подключенный входом к подгоняемому резистору, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу блока сравнения, а каждым из выходов к входу одноименного элемента И, цифроаналоговый преобразователь, каждый вход которого связан с выходом одноименного элемента И, линеаризатор, подключенный входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а выходом к первому входу генератора факельного разpяда, блок управления, связанный первыми n выходами с вторыми входами одноименных элементов И и последующими выходами соответственно с управляющим входом измерителя сопротивления и управляющими входами генератора низкой частоты и генератора факельного разряда.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокие точность и воспроизводимость параметров резисторов, что обусловлено неподгонкой его к номиналу вследствие нестабильности уровней мощности факельных разрядов и неоднородности материала подгоняемого резистора для различных уровней мощности факельного разряда.

Цель изобретения повышение точности и воспроизводимости параметров резисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для подгонки резисторов, содержащее генератор низкой частоты, к выходу которого подключен вибратор, рабочий электрод, закрепленный на подвижной части вибратора, генераторы факельного разряда, выходы которых связаны с рабочим электродом, подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, имеющего периодический контакт с рабочим электродом, измеритель сопротивления, подключенный сигнальным входом к подгоняемому резистору, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу блока сравнения, элементы И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход каждого элемента И связан с первым входом одноименного генератора факельного разряда, блок управления, имеющий мультивибратор и регистр сдвига, связанный каждым из выходов с вторым входом одноименного элемента И, выход мультивибратора связан с управляющим входом измерителя сопротивления, синхронизирующим входом аналого-цифрового преобразователя, вторыми входами генератора факельного разряда и управляющим входом генератора низкой частоты, введен элемент ИЛИ-НЕ, каждый вход которого связан с выходом одноименного элемента И, а в блок управления дополнительно введен элемент И, связанный первым входом с выходом мультивибратора, вторым входом с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а выходом с входом регистра сдвига.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения 1, блок сравнения 2, измеритель сопротивления 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, регистр сдвига 5, дополнительный элемент И 6, мультивибратор 7, элементы И 8-1. 8-n, элемент ИЛИ-НЕ 9, вибратор 10, рабочий электрод 11, подгоняемый резистор 12, подложкодержатель 13, генераторы 14-1.14-n факельного разряда, генератор 15 низкой частоты, блок управления 16.

Измеритель сопротивления 3 подключен сигнальным входом к подгоняемому резистору 12, закрепленному на подложкодержателе 13. Блок сравнения 2 связан первым и вторым входами с выходами соответственно источника 1 опорного напряжения и измерителя сопротивления 3. АЦП 4 подключен сигнальным входом к выходу блока сравнения 2. Первый вход каждого из элементов И 8-1.8-n подключен к одноименному выходу АЦП 4. Второй вход каждого из элементов И 8-1. 8-n подключен к одноименному выходу регистра сдвига 5 блока управления 16. Выход каждого из элементов И 8-1.8-n подключен к первому входу одноименного генератора факельного разряда и к одноименному входу элемента ИЛИ-НЕ 9. Выходы генераторов факельного разряда 14-1.14-n связаны с рабочим электродом 11, закрепленным на подвижной части вибратора 10. Вход вибратора 10 подключен к выходу генератора 15 низкой частоты. Мультивибратор 7 блока управления 16 подключен выходом к управляющему входу измерителя сопротивления 3, синхронизирующему входу АЦП 4, первому входу дополнительного элемента И 6 (блока управления 16), входу генератора 15 низкой частоты и вторым входам генераторов 14-1.14-n факельного разряда. Дополнительный элемент И 6 блока управления 16 подключен вторым входом к выходу элемента ИЛИ-НЕ 9, а выходом к входу генератора сдвига 5.

Устройство работает по двухтактной схеме следующим образом.

В течение первого такта с помощью измерителя сопротивления 3 измеряется сопротивление подгоняемого резистора 12. При этом измеритель 3 формирует постоянное напряжение, пропорциональное этому сопротивлению, которое сохраняется на протяжении двух тактов. Команда об измерении значения подгоняемого резистора и поддержание неизменным полученного уровня выходного напряжения измерителя сопротивления 3 подается от мультивибратора 7. Его выходные сигналы имеют прямоугольную форму. При "нулевых" уровнях этих импульсов (первый такт) в устройстве для подгонки резисторов происходит измерение сопротивления подгоняемого резистора 12 и формирование пропорцио- нального ему выходного напряжения измерителя 3. Вместе оба эти процесса занимают незначительную часть первого такта, поэтому большая часть первого такта и весь второй такт (т.е. практически два такта) на выходе измерителя сопротивления 3 поддерживается сформированное постоянное напряжение. Измеритель сопротивления 3, формирующий напряжение, пропорциональное величине сопротивления, может быть реализован на базе мостовой схемы или готового цифрового измерителя сопротивления.

В блоке сравнения 2, реализованном на базе вычитателя напряжения, определяется разность выходных напряжений измерителя сопротивления 3 и источника 1 опорного напряжения (последнее пропорционально предельному значению сопротивления подгоняемого резистора). АЦП 4 формирует цифровой код, пропорциональный его входному напряжению (разностному сигналу на выходе блока сравнения 2). АЦП 4 содержит n разрядов, причем "вес" каждого последующего разряда, начиная со второго, меньше предыдущего в два раза. Синхронизация АЦП 4 осуществляется нулевым уровнем сигнала мультивибратора 7.

В первоначальный момент работы устройства для подгонки резисторов на первом выходе регистра сдвига формируется логическая "1", которая поступает на второй вход элемента И 8-1, пропуская тем самым на выход элемента И 8-1 сигнал, содержащийся на первом выходе АЦП 4. Если выходной сигнал элемента И 8-1 есть логическая "1", то в течение второго такта по команде от мультивибратора 7 с выхода генератора 14-1 факельного разряда на рабочий электрод 11 подается энергия, пропорциональная "весу" первого разряда АЦП 4. С выхода генератора 15 низкой частоты синусоидальное напряжение поступает на вибратор 10, вследствие чего рабочий электрод 11, закрепленный на его подвижной части, совершает колебания вдоль оси. Рабочий электрод 11 периодически контактирует с подгоняемым резистором 12, находящимся на подложке 13. В результате между рабочим электродом 11 и подгоняемым резистором 12 возникает факельно-дуговой разряд, что приводит к испарению материала резистора (и увеличению его сопротивления). Если выходной сигнал элемента И 8-1 есть логический "0", то включение генератора 14-1 факельного разряда не производится.

Если имело место включение первого генератора 14-1 факельного разряда, то при новом цикле контроля величины сопротивления подгоняемого резистора 12 установкой "нулевого" уровня мультивибратора 7 производится синхронизация АЦП 4. На выходах АЦП 4 формируется цифровой код, пропорциональный новому входному напряжению, обусловленному изменением сопротивления подгоняемого резистора 12.

В ряде случаев, вызванных нестабильностью уровня мощности генератора факельного разряда и неоднородностью материала подгоняемого резистора для разных уровней мощности факельного разряда, на первом выходе АЦП 4 вновь формируется логическая "1", означающая необходимость подгонки резистора 12 с помощью того же генератора факельного разряда (14-1). В этом случае на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется логический "0", запрещающий перемещение логической "1" на выходе регистра сдвига 5 из первого разряда во второй. В течение второго такта происходит подгонка резистора 12 с помощью факельного разряда генератора 14-1.

Если по окончании цикла контроля величины сопротивления подгоняемого резистора 12 на первом АЦП 4 формируется логический "0", то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется логическая "1", которая "разрешает" перемещение логической "1" на выходе регистра сдвига 5 из первого разряда во второй с приходом единичного сигнала мультивибратора 7 (во время второго такта). В этом случае при наличии логической "1" на втором выходе АЦП 4 включается генератор 14-2 факельного разряда. (Процесс подгонки происходит аналогично раннее описанному). Если на втором выходе АЦП 4 присутствует логический "0", то включения генератора 14-2 не происходит. Функционирование устройства для подгонки резисторов для старших разрядов АЦП 4 происходит аналогичным образом. При этом обеспечивается возможность (поочередного) многократного использования любого из n генераторов факельного разряда, чем существенно снижают уровень недоподгонки. Устройство содержит n генераторов факельного разряда, причем энергия каждого генератора, начиная со второго, поступающая на рабочий электрод 11, меньше предыдущей в два раза.

В процессе подгонки резистора подложка 13 перемещается, в результате чего испарение резистивного слоя происходит на участках, примыкающих друг к другу. Длительность всех импульсов воздействия поддерживается постоянной и синхронизируется импульсами мультивибратора 7.

В дальнейшем цикл контроля сопротивления подгоняемого резистора 12 и выжигания части его слоя многократно повторяется, при этом каждый раз, по сравнению с предыдущим циклом, обеспечивается такое же или меньшее приращение сопротивления. В итоге величина сопротивления подгоняемого резистора 12 постепенно приближается к установочному значению.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ РЕЗИСТОРОВ, содержащее генератор низкой частоты, к выходу которого подключен вибратор, закрепленный на его подвижной части рабочий электрод, генераторы факельного разряда, выходы которых связаны с рабочим электродом, подложкодержатель для крепления подложки с подгоняемым резистором, выполненный с возможностью периодического контакта с рабочим электродом, измеритель сопротивления, подключенный сигнальным входом к подгоняемому резистору, источник опорного напряжения, блок сравнения, соединенный первым и вторым входами с выходами источника опорного напряжения и измерителя сопротивления соответственно, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу блока сравнения, элементы И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход каждого элемента И соединен с первым входом одноименного генератора факельного разряда, блок управления, содержащий мультивибратор и регистр сдвига, соединенный каждым из своих выходов с вторым входом одноименного элемента И, причем выход мультивибратора соединен с управляющим входом измерителя сопротивления, синхронизирующим входом аналого-цифрового преобразователя, вторыми входами генераторов факельного разряда и управляющим входом генератора низкой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и воспроизводимости подгонки, оно дополнительно содержит элемент ИЛИ НЕ и элемент И в блоке управления, при этом каждый вход элемента ИЛИ НЕ соединен с выходом одноименного элемента И, а элемент И блока управления соединен первым входом с выходом мультивибратора, вторым входом с выходом элемента ИЛИ НЕ, а выходом с входом регистра сдвига.

РИСУНКИ

Рисунок 1