Устройство для автоматической подгонки резисторов Советский патент 1978 года по МПК H01C17/00 

1

Изобретение относится к области производства резисторов и может быть использовано в электронной промышленности для подгонки прецизионных резисторов под номинал лучом лазера.

Известно устройство для автоматической подгонки резисторов, содержащее электронно-лучевую установку, являющуюся рабочим органом, схему управления перемещением луча и схему контроля номинала резистора, которая включает в себя эталонные резисторы, реле, генератор синусоидального напряжения, мостовую схему, усилитель, фазовьш детектор и коммутатор 1.

Эта схема контроля номинала резистора обеспечивает точность ±0,5%, что недостаточно для изготовления прецизионных резисторов, где необходима точность контроля порядка 0,1% и выще.

Целью изобретения является повышение точности подгонки резистора.

Цель достигается тем, что устройство для автоматической подгонки резисторов, содержащее рабочий орган с подгоняемым резистором и соединенный с ним блок управления, а также два эталонных резистора, подключенных к коммутатору и генератору синусоидального напряжения, снабжено пороговым усилителем, дополнительным коммутатором, выходным каскадом и блоком стабилизации,

причем генератор синусоидального напряжения через первый эталонный резистор и коммутатор подсоединен к подгоняемому резистору, второму эталонному резистору, дополнительному коммутатору, а также последовательно соединенным пороговому усилителю, дополнительному коммутатору, выходному каскаду и блоку управления, а выход дополнительного коммутатора подключен ко входу порогового усилителя через блок стабилизации.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит рабочий орган 1, подгоняемый резистор 2, эталонный резистор 3 для подгонки, эталонный резистор 4 для контроля, коммутатор 5, генератор 6 синусоидального напряжения, пороговый усилитель 7, дополнительный коммутатор 8, блок стабилнзаЦин 9, переключающий каскад 10, блок 11 управления рабочим органом.

Рабочий орган I служит для изменения номинала подгоняемого резистора путем физического воздействия на материал резистора, например, распыления резистивного матернала электронным лучом. Подгоняемый резистор 2 - это резистор, величина которого изменяется рабочим органом в сторону приближения к номиналу. Эталонный резистор 3 для подгонки - это резистор, к номиналу которого приближается подгоняемый резистор 2. Один конец эталонного резистора 3 соединен с выходом генератора 6, а другой - со входом коммута- 5 тора 5. Эталонный резистор 4 - это резистор, номинал которого равен номиналу эталонного резистора 3. Он соединен одним концом с общей шиной, а другим со входом коммутатора 10 5. Коммутатор служит для подключения подгоняемого резистора 2 и эталонного резистора 3 ко входу усилителя 7 на время подгонки номинала резистора и подключения эталонных резисторов 3, 4 ко входу порогового 15 усилителя 7 на время контроля и стабилизации рабочей точки усилителя 7. Генератор 6 сииусоидального напряжения служит для генерирования высокочастотного колебания стабильной амплитуды. Выход его 20 соединен с одним концом эталонного резистора 3. Пороговый усилитель 7 для выделения минимальных приращений напряжения синусоидальной формы на подгоняемом резисторе в момент достил ения номи- 25 нала его сопротивления. Он состоит из п-однотипных каскадов, соединенных последовательно. Каждый каскад усилителя 7 представляет собой сочетание порогового, усилительного и фазоинверсного элементов с зо больщим входным сопротивлением. Вход п-порогового усилителя 7 соединен с выходом коммутатора 5, а регулирующий вход порогового усилителя - с выходом блока стабилизации. Выход усилителя 7 соединен со входом коммутатора 8. Дополнительный коммутатор служит для подключения выхода порогового усилителя 7 ко входу каскада 10 на время подгонки резистора и ко входу блока 9 на 40 время контроля рабочей точки порогового усилителя 7. Блок 9 стабилизации служит для стабилизации рабочей точки усилителя 7 путем регулирования порога работы усилителя 7 во время контроля рабочей точки. Вход 45 блока 9 соединен с выходом коммутатора 8, а выход - с регулирующим входом усилителя 7. Переключающий каскад 10 служит для формирования сигнала управления в момент 50 достижения необходимого номинала резистора 2. Вход каскада 10 соединен с выходом коммутатора 8, а выход - параллельно управляющим входам коммутаторов 5, 8, а также входу блока И управления рабочим орга- 55 ном. Блок управления рабочим органом служит для управления перемещением рабочего органа в момент подгонки номинала резистора 2. Он представляет собой, например, усилители отклонения луча по двум координа- 50 там по заранее заданной программе. Выходы блока управления рабочим органом 11 соединены с механизмами рабочего органа 1. Работа устройства происходит следующим образом.65 35 Работу устройства рассмотрим с момента, когда резистор 2 достиг номинала и переключающий каскад 10 выдал сигнал. Этот сигнал, поступив на схему управления рабочим органом, прекращает работу его по подгонке номинала резистора и приводит в исходное положение. Этот же сигнал поступает на управляющие входы коммутаторов 5 и 8. При этом коммутатор 5 отключает резистор 2 от эталонного резистора 3 и подключает к нему эталонный резистор 4, а точка их соединения подсоединяется ко входу усилителя 7. Дополнительный коммутатор 8 отключает переключающий каскад 10 от выхода порогового усилителя 7 и подключает к нему вход блока 9. При этом оказывается, что на входе усилителя 7 включен делитель напряжения из эталонных резисторов 3 и 4, на которые подано калиброванное напряжение с выхода генератора 6. Падение напряжения на эталонном резисторе 4 вызывает появление на выходе порогового усилителя 7 определенного потенциала, который поступает па вход блока стабилизации 9. Блок стабилизации сравнивает потенциал с выхода усилителя 7 с двумя другими потенциалами, один из которых должен быть больше, а другой - меньше напряжения с выхода усилителя 7, если усилитель имеет нормальное состояние порогов работы своих каскадов. Если же в момент контроля, т. е. когда ко входу порогового усилителя 7 подключены эталонные резисторы 3 и 4, на выходе усилителя выходное напряжение больше или меньше пороговых напряжений, выставленных на входе блока 9, последний вырабатывает сигнал рассогласования, который, поступив на регулирующий вход порогового усилителя 7, скорректирует его рабочую точку так, что напряжение на выходе усилителя будет меньше наибольшего, но больше наименьшего порога, установленного па входе блока стабилизации 9. В момент, когда происходит контроль и коррекция рабочей точки усилителя 7, происходит смена подгоняемого резистора 2. Как только пропзойдет смена подгоняемого резистора 2, по сигналу рабочего органа 1, каскад 10 выдает сигнал, который, поступив на коммутатор 5, подключает резистор 2 к эталонному резистору 3, а общая точка их подключения подсоединяется ко входу порогового усилителя 7. Сигнал переключающего каскада 10, поступив на коммутатор 8, подключает вход каскада 10 к выходу усилителя, 7. В этот же момент, по сигналу с каскада 10, блок И управления рабочим органом включает в работу рабочий орган 1. Начинается подгонка резистора 2 под номинал эталонного резистора В процессе подгонки увеличивается сопротивлепие резистивного слоя резистора ,2 и увеличивается падение синусоидального напряжения па подгоняемом резисторе, которое подано от генератора 6 на делитель, состоящий из эталонного резистора 3 и подгоняемого резистора 2, а следовательно, и на входе усилителя 7.

Пороговый усилитель 7 позволяет преобразовать небольшие по амплитуде приращения напряжения на входе усилителя 7 в значительные ПО амплитуде приращения напряжения на выходе этого усилителя. Это позволяет увеличить чувствительность схемы к небольшим приращениям напряжения на резисторе 2 и за счет этого увеличить точность подгонки резистора под номинал.

Как только напряжение на выходе порогового усилителя 7 достигнет определенной величины, каскад ГО выдает сигнал, который, поступая на блок 11 управления рабочим органом, прекращает подгонку резистора 2 с помощью коммутаторов о и 8, переключает схему на режим контроля рабочей точки порогового усилителя 7.

Работа устройства поясняется циклограммами, изображенными на фиг. 2.

На циклограмме (а) изображено синусоидальное напряжение стабильной амплитуды, вырабатываемое на выходе генератором 6. Это напряжение при контроле и стабилизации рабочей точки усилителя 7 поступает на делитель, состоящий из эталонных резисторов 3 и 4 и делителя между ними. Часть напряжения, переложенная на эталонном резисторе 4, поступает на вход усилителя 7. Это напряжение при контроле должно превышать порог работы усилителя 7 на величину, обусловленную необходимой точностью подгонки резистора 2. Напряжение на входе порогового усилителя при контроле изображено на циклограмме (б).

На циклограмме (в) изображено напряжение на выходе усилителя 7 при контроле. Это напряжение результат усиления отсеченной пороговым усилителем 7 вершины входного напряжения. За счет этого достигается высокая разрешающая способность схемы к малым приращениям входного напряжения.

На циклограмме (г) показано, как растет величина сопротивления резистора 2 при подгонке.

Из циклограммы видно, что сопротивление подгоняемого резистора 2 монотонно растет. На циклограмме (д) показано, что с ростом величины сопротивления резистора 2 увеличивается величина синусоидального напряжения на входе усилителя 7. В момент, когда величина сопротивления подгоняемого резисгора 2 достигнет номинальной величины, напряжение на входе усилителя 7 достигнет

порога срабатывания порогового усилителя 7.

На циклограмме (е) изображено напряжение на выходе порогового усилителя, которое превышает порог работы переключающего

каскада, и он выдает сигнал (см. циклограмму ж), который прекращает процесс подгонки резистора 2.

Формула изобретения

Устройство для автоматической подгонки резисторов, содерл :ащее рабочий орган с подгоняемым резистором и соединенный с ним блок управления, а также два эталонных резистора, подключенных к коммутатоРУ и генератору синусоидального напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности подгонки резистора, оно снабжено пороговым усилителем, дополнительным коммутатором, выходным каскадом

и блоком стабилизации, причем генератор синусоидального напряжения через первый эталонный резистор и коммутатор подсоединен к подгоняемому резистору, второму эталонному резистору, дополнительному коммутатору, а также последовательно соединенным пороговому усилителю, дополнительному коммутатору, выходному каскаду и блоку управления, а выход дополнительного коммутатора подключен ко входу порогового усилнтеля через блок стабилизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гудков В. М., Новиков И. И., Румянцев А. Н., Шабанов А. Е. Устройство для автоматической подгонки резисторов, «Электронная промышленность, М., 1974, № 10, с. 50-51.