УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ РЕЗИСТОРОВ Российский патент 1996 года по МПК H01C17/22 

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

Известно устройство для подгонки пленочных резисторов, содержащее генератор факельного разряда, рабочий и вспомогательный электроды, соединенные соответственно с первым и вторым выходами генератора факельного разряда, катушку индуктивности, выполненную в виде половины однополостного гиперболоида и включенную между первым выходом генератора и рабочим электродом, позволяющее удалить часть резисторного слоя с помощью факельного разряда [1]
Недостатком известного устройства является низкие помехозащищенность и воспроизводимость параметров резисторов, а также возможность переподгонки, что обусловлено неконтролируемым выжиганием материала резистора около электрода.

Известно также устройство для подгонки толстопленочных резисторов, содержащее соединенные последовательно источник опорного напряжения, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, мультивибратор и регистр сдвига, измеритель сопротивления, n-элементов И, n-генераторов факельного разряда, n- рабочих электродов, объект подгонки, подложкодержатель, n-выходов аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходы элементов И соединены с входами соответствующих генераторов факельного разряда, измеритель сопротивления первым входом соединен с подгоняемым толстопленочным резистором, вторым входом с выходом мультивибратора, а выходом с вторым входом блока сравнения, выходы n-генераторов факельного разряда соединены с соответствующими n-рабочими электродами, причем вершина излучающего конуса каждого из рабочих электродов расположена на оси, перпендикулярной плоскости подгоняемого резистора на фиксированном расстоянии от поверхности резистора, уменьшающемся с ростом порядкового номера рабочего электрода [2]
Недостатком устройства является низкая помехозащищенность и воспроизводимость параметров резисторов, что обусловлено импульсным характером его работы.

Задача решается тем, что в устройстве для подгонки резисторов, содержащем источник опорного напряжения, блок сравнения, измеритель сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр сдвига, мультивибратор, первую группу n-элементов И, n-генераторов факельного разряда, рабочий электрод, подложку, источник опорного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, объект контроля через измеритель сопротивления соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, n-выходов которого соединены с соответствующими первыми входами первой группы n-элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого регистра сдвига, выход мультивибратора соединен с вторым входом измерителя сопротивления и с входом первого регистра сдвига, выход первого генератора факельного разряда соединен с рабочим электродом, новым является то, что в него дополнительно введены блок исключения, второй регистр сдвига, вибратор, вторая группа n-элементов И, генератор низкой частоты, выходы каждого из первой группы n-элементов И соединены с соответствующими входами блока исключения и с соответствующими первыми входами n-генераторов факельного разряда, n-1 выходов которых соединены с рабочим электродом, выход блока исключения соединен с соответствующими первыми входами второй группы n-элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами второго регистра сдвига, выход мультивибратора соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, с входом второго регистра сдвига и через последовательно соединенные генератор низкой частоты и вибратор с рабочим электродом.

Использование в схеме блока исключения второго регистра сдвига и второй группы n-элементов И позволяет исключить влияние помех основных элементов схемы в виде логических "1" в случае их образования помимо необходимого разряда на других одноименных выходах АЦП и первого регистра сдвига или каких-либо двух и более выходах n-элементов И первой группы, не оказывая влияния своими помехами на ее работоспособность. При этом повышается помехозащищенность и исключается переподгонка резисторов из-за ложного включения одного или группы генераторов факельного разряда.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример реализации блока исключения.

Устройство содержит источник опорного напряжения 1, блок сравнения 2, измеритель сопротивления 3, АЦП 4, первый регистр сдвига 5, мультивибратор 6, первую группу элементов И 7-1. 7-n, блок исключения 8, второй регистр сдвига 9, вибратор 10, рабочий электрод 11, подгоняемый резистор 12, закрепленный на подложке 13, вторую группу элементов И 14-1.14-n, генератор низкой частоты 15, генераторы факельного разряда 16-1.16-n.

Устройство содержит n-генераторов факельного разряда 16-1.16-n, выходы которых соединены с рабочим электродом 11, закрепленным на подвижной части вибратора 10. В схеме последовательно соединены источник опорного напряжения 1, блок сравнения 2 и АЦП 4, n-выходов которого подключены к соответствующим n-входам первой группы элементов И 7-1.7-n. Второй вход каждого элемента И первой группы 7-1.7-n соединен с соответствующим выходом первого регистра сдвига 5, к входу которого подключен мультивибратор 6. Выход каждого элемента И первой группы 7-1.7-n подключен к первому входу соответствующего генератора факельного разряда 16-1.16-n. Вторые входы каждого из генераторов факельного разряда 16-1.16-n соединены с выходами соответствующих элементов И второй группы 14-1.14-n. Первые входы второй группы элементов И 14-1.14-n объединены и подключены к выходу блока исключения 8, n-входов которого соединены с соответствующими выходами первой группы элементов И 7-1.7-n. Второй вход каждого элемента И второй группы 14-1. 14-n соединен с соответствующим выходом второго регистра сдвига 9. Первый вход измерителя сопротивления 3 соединен с подгоняемым резистором 12, закрепленным на подложке 13. Выход измерителя сопротивления 3 соединен с вторым входом блока сравнения 2, а второй вход с выходом мультивибратора 6. Выход мультивибратора соединен также с управляющим входом AЦП 4, входами второго регистра сдвига 9 и генератора низкой частоты 15. Выход последнего подключен к вибратору 10.

Блок исключения 8 (восьмиразрядный) содержит семь функциональных блоков 17.23 и элемент ИЛИ-НЕ 24. Каждый из функциональных блоков 17.23 состоит из элементов И и ИЛИ, одноименные входы которых связаны и образуют соответственно первый и второй входы функционального блока. Выходы элементов И и ИЛИ образуют соответственно первый и второй выходы функционального блока.

Первые входы функциональных блоков 17.20 являются соответственно 1, 3, 5 и 7 входами блока исключения 8. Вторые входы указанных функциональных блоков соответственно его 2, 4, 6 и 8 входами. Первые выходы функциональных блоков 17.23 связаны с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ 24, выход которого является выходом блока исключения 8. Первый и второй входы функционального блока 21 связаны соответственно с вторыми выходами функциональных блоков 17 и 18, первый и второй входы функционального блока 22 связаны соответственно с вторыми выходами функциональных блоков 19 и 20, а первый и второй входы функционального блока 23 связаны соответственно с вторыми выходами функциональных блоков 21 и 22.

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 6. Его выходные сигналы имеют прямоугольную форму. При "нулевых" уровнях этих импульсов (первый такт) в устройстве для подгонки резисторов происходят измерение сопротивления подгоняемого резистора 12 и формирование пропорционального 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 опорного напряжения 1 (последнее пропорционально предельному значению сопротивления подгоняемого резистора). АЦП 4 формирует цифровой код, пропорциональный его входному напряжению (разностному сигналу на выходе устройства 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 6.

В первоначальный момент работы устройства для подгонки резисторов на первом выходе регистра сдвига 5 формируется логическая "1", которая поступает на второй вход элемента И 7-1, пропуская тем самым на выход элемента И 7-1 сигнал, содержащийся на первом выходе АЦП 4. Блок исключения 8 формирует на своем выходе логическую "1", если число "1" на его входах не превышает одну. При появлении двух и более логических "1" на входах блока исключения 8 на его выходе формируется логический "О". Элементы И функциональных блоков 17. 20 (фиг. 2) позволяют выявить присутствие одновременно двух логических "1" попарно на первом и втором, третьем и четвертом, пятом и шестом, седьмом и восьмом входах блока исключения 8 соответственно. Элементы ИЛИ функциональных блоков 17.20 позволяют выявить присутствие хотя бы одной логической "1" в сигналах на тех же парных входах. Совместно с элементами ИЛИ рассмотренных блоков элементы И функциональных блоков 21 и 22 позволяют выявлять присутствие одновременно двух логических "1" в сигналах, поступающих на непарные входы с первого по четвертый и с пятого по восьмой. Аналогичным образом элементы ИЛИ функциональных блоков 21 и 22 позволяют выявить присутствие хотя бы одной логической "1" в сигналах на тех же непарных входах блока исключения 8. Совместно с элементами ИЛИ функциональных блоков 21 и 22 элемент И функционального блока 23 позволяет выявить присутствие одновременно двух логических "1" в сигналах, поступающих на оставшиеся непарные входы с первого по восьмой. Наличие логической "1" на выходе любого из элементов И функциональных блоков 17.23 вызовет появление на выходе элемента ИЛИ-НЕ 24 логического "О". Образование ложных "1" на выходах элементов И 7-1.7-n может происходить как при образовании ложных "1" на выходе первого регистра сдвига 5 и одновременном существовании логических "1" (даже при правильной работе АЦП 4) на одноименных выходах АЦП 4, так и при образовании ложных "1" одновременно на двух и более выходах непосредственно элементов И 7-1.7-n. Ложные "1" образуются в результате действия сетевых помех или помех, вызванных действием переключающих элементов (импульсные помехи), включая помехи, возникающие при работе генераторов факельного разряда.

"Единичный" выходной сигнал блока исключения 8 пропускает на выход каждого из элементов И второй группы 14-1.14-n сигнал соответствующего разряда второго регистра сдвига 9. Выходные сигналы работающих при отсутствии помех первого и второго регистров сдвига 5 и 9 совпадают, поскольку они тактируются выходными сигналами одного источника-мультивибратора 6.

"Нулевой" выходной сигнал блока исключения 8, означающий появление помех, формирует на выходе каждого из элементов И второй группы 14-1.14-n логический "О", отключающий все генераторы факельного разряда 16-1.16-n. При пропадании помех процесс подгонки возобновляется. Таким образом, блоки 8, 9 и 14-1. 14-n осуществляют проверку на наличие помех в схеме. При их отсутствии в первоначальный момент работы устройства на выходе элемента И 14-1 формируется логическая "1", разрешающая включение генератора факельного разряда 16-1 (наличие второго регистра сдвига 9, выполняющего функцию основного регистра сдвига 5, но не имеющего связанных с ним помех, позволяет осуществлять помеховую развязку). Если выходной сигнал элемента И 7-1 есть логическая "1", то в течение второго такта по команде от мультивибратора 6 с выхода генератора факельного разряда 16-1 на рабочий электрод 11 подается энергия, пропорциональная "весу" первого разряда АЦП 4. С выхода генератора низкой частоты 15 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 7-1 есть логический "О", то включение генератора факельного разряда 16-1 не производится.

Если имело место включение генератора факельного разряда 16-1, то при новом цикле контроля величины сопротивления подгоняемого резистора 12 установлением "нулевого" уровня мультивибратора 6 происходит синхронизация АЦП 4. На выходах АЦП 4 формируется цифровой код, пропорциональный своему новому входному напряжению, обусловленному изменением сопротивления подгоняемого резистора 12.

При наличии логической "1" на втором выходе АЦП 4 и отсутствии помех включается генератор факельного разряда 16-2 (процесс подгонки происходит аналогично ранее описанному). Если на втором выходе АЦП 4 присутствует логический "О", то включение генератора 16-2 не происходит. Функционирование устройства для подгонки резисторов для следующих разрядов происходит аналогичным образом. Устройство содержит n генераторов факельного разряда (16-1. 16-n), причем энергия каждого из генераторов, поступающая на рабочий электрод 11, начиная со второго, 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 6.

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 приращение сопротивления. В итоге значение сопротивления подгоняемого резистора 12 постепенно приближается к установочному значению.

Использование: изготовление прецизионных пленочных резисторов. Цель: повышение помехозащищенности и воспроизводимости параметров резисторов, а также исключение переподгонки. Сущность изобретения: устройство содержит источник опорного напряжения /1/, блок сравнения /2/, измеритель сопротивления /3/, АЦП /4/, первый регистр сдвига /5/, мультивибратор /6/, первую группу элементов И /7-1. ...7-n/, блок исключения /8/, второй регистр сдвига /9/, вибратор /10/, рабочий электрод /11/, подгоняемый резистор /12/, закрепленный на подложкодержателе /13/, вторую группу элементов И /14-1...14-n/, генератор низкой частоты /15/, генераторы факельного разряда /16-1...16-n/. Устройство при подгонке обеспечивает последовательное приращение сопротивления с отстройкой от помех. 2 ил.

Устройство для подгонки резисторов, содержащее источник опорного напряжения, блок сравнения, измеритель сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр сдвига, мультивибратор, первую группу n-элементов И, n-генераторов факельного разряда, рабочий электрод, подложку, источник опорного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, объект контроля через измеритель сопротивления соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, n-выходов которого соединены с соответствующими первыми входами первой группы n-элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого регистра сдвига, выход мультивибратора соединен с вторым входом измерителя сопротивления и с входом первого регистра сдвига, выход первого генератора факельного разряда соединен с рабочим электродом, отличающееся тем, что в него введены блок исключения, второй регистр сдвига, вибратор, вторая группа n-элементов И, генератор низкой частоты, выходы каждого из первой группы n-элементов И соединены с соответствующими входами блока исключения и с соответствующими первыми входами n-генераторов фaкельного разряда, n-1 выходов которых соединены с рабочим электродом, выход блока исключения соединен с соответствующими первыми выходами второй группы n-элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами второго регистра сдвига, выход мультивибратора соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, с входом второго регистра сдвига и через последовательно соединенные генератор низкой частоты и вибратор с рабочим электродом.