Устройство токовой корректировки величины сопротивления тонкопленочных резисторов Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к области микроэлектроники, преимущественно к технологам изготовления гибридных интегральных схем, и может быть использовано при корректировке величины сопротивления тонко пленочных резисторов. Известно устройство токовой корректировки номиналов резисторов, содержащее мостовую схему измерения на постоянном токе, в измерительную диагональ которой включен фотоэлектрический индикатор разбаланса моста, а к корректируемому резистору через регулятор тока подключен источник переменного напряжения корректировки 1. Недостатком этого устройства является низкая точность корректировки ве/гачины сопротивления резисторов. Известно такж устройство токовой корректировки величины сопротивления тонкоппеночных резисторов, содержащее мостовую схему для измерения номинала корректируемого резистора, . источник корректирующего напряжения, подключенный к корректируемому резистору, усилительдетектор сигнала разбаланса моста, к выходу которого через электронный ключ подключен пороговый элемент, а также дифференцируюишй блок и последовательно соединенный с ним пороговый элемент минимума производной, выход которого соединен с управляющим в ходом электронного ключа, а также схему, управляющую процессом корректнровки 2. Недостатком этого устройства является ограниченная точность корректировки величины сопротивления тонкопленочных резисторов, связанная с отсутствием возможности контроля за изменением сопротивле1шя корректируемого резистора одновременно с электрическим воздействием на него И отсутствием эффективного управления энергией электрического воздействия на протяжении процесса корректировки. Цель изобретения - повышение точности процесса токовой корректировки величины сопротивления тонко пленочных резнсторов. Поставленная цель достигается тем, что устройство токовой корректнровки величины сопротивления тонконленочных резисторов, содержащее управляемый источник нащэяжения корректировки, подклнгченный к корректнруемому резистору через измерительное сопротивление, мостовую схему измерения, выход которой через последовательно соединенные уошитель-детектор сигнала разбаланса моста, ключ, пороговый элемент подключен к входу триггера управления, причем выход усилителя-детектора сигнала разбаланса моста соединен с последовательно соединенными дифференцирующим блоком к пороговым элементом минимума производной, введены последовательно соединенные второй ключ, запоминающее устройство и блок сравнения текущего значения сигнала разбаланса, последовательно соединенные измеритель мощности, блок вычисления приращения мощности и нуль-орган, второй триггер управления, третий и четвертый ключи, второе и третье запоминающее устройство и блок сравнения мощности, причем один из выходов второго триггера управления через последовательно соединенные третий ключ и второе запоминающее устройство соединен с одним КЗ входов блока сравнения мощности, а другой выход второго триггера управления через последовательно соединенные четвертый ключ и треть запоминающее устройство соединен с вторым входом блока сравнения мощности, выход которого Через нуль-орган соединен с входом первого триггера управления, одновременно соединенного с блоком сравнения текущего значения и сигнала разбаланса, выход первого триггера управления одновременно соединен с входом управляемого источника напряжения корректировки и счетным входом второго триггера управления, при этом выхОд порогового элемента минимума производной соединен с управляющим входом первого ключа, а вьгход порогового элемента соещтен с входом второго клю}а, входы третьего и четвертого ключей соединены с выходом измерителя мощности, подключенного параллельно измерительному резистору, при этом другой вход блока цьршсления приращения мощности соединены с выходом усилителя-детектора сигнала разбаланса моста, соединенного одновременно с входом блока сравнения-текущего значения сигнала разбаланса и второго ключа.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство токовой KoppeKmpoBtai величины сопротивления тонколленочных резисторов содер жит корректируемый резистор 1, подключенный к входу мостовой измерительной схемы 2, последовательно соединеннь1е усилитель-детектор 3 сигнала разбаланса моста, электронный ключ 4, пороговый элемент допуска 5, триггер 6 управления, управляемый источник 7 напряжения корректировки, измерительный резистор 8, параллельно которому включен измеритель 9 мощности, дифференцирующий блок 10, его выходной сигнал поступает на вход пороговоТо элемента 11 минимума производной, а выход порогового элемента соединен с управляюишм входом ключа 4, блок 12 сравнения текущего значения сигнала разбаланса, один из входов которого подсоединен непосредственно к выходу усилителя-детектора, а другой - через электронный ключ 13 и загюминающее устройство 14, блок 15 сравнения мощности, один из его входов подключен к выходу измерителя мощности 9 через последовательно соединенный ключ 16 и запоминающее устройство 17 другой через последовательно соединенные ключ 18 и запоминающее устройство 19, при этом управляющи входы ключей 16 и 18 соединены с соответствующими выходами триггера 20, счетный вход которого соединен с выходом триггера управления 6, .блок 21 вычисления приращения мощности, один вход которого соединен с выходом усилителддетектора 3, а другой - с выходом измерителя 9 мощности, нуль-орган 22, один из входов которого соединен с выходом блока сравнения 15, а другой - с выходом блока 21 вычисления, причем выход нуль-органа 22 соединен со входом триггера управления 6.

Устройство работает следующим образом.

До начала корректировки сопротивление резистора 1 отличается от номинального значения , поэтому на выходе мостовой схемы измерения 2 находится соответствующее напряжение разбаланс которое усиливается и детектируется усилителемдетектором 3 и через открытый ключ 4 поступает на вход порогового элемента допуска 5. Одновременно исходное Напряжение разбаланса поступает на вход блока 2 вьиисления приращения мощности, а через ключ 13 - на вход запоминающего устройства 14, Сигналом с выхода порогового элемента 5 переключается триггер 6, что приводит к запуску генераторов возрастающего напряжения корректировки источника 7, Напряжение с выхода источника 7 через измерительный резистор 8 поступает на корректируемый резистор 1. Величина электрической мощности, рассеиваемая на корректируемом резисторе I, измеряется при помоии измерителя 9 мощности, а сигнал, пропорциональный величине указанной мощности с выхода измерителя 9 поступает на вход блока 21 вычисления приращения мощности и в зависимости от состояния триггера 20 через ключи 16 и 18 - на вход запоминающих устройств 17 и 19,

В результате рассеивания электрической мощности на резисторе 1 он разогревается, при этом, его сопротивление изменяется, что приводит к изменению величиЮ) разбаланса мостовой измерис тельной схемы 2 и к соответствующему изменению сигнала на выходе усилителя -детектора 3, Величина этого изменения постоянно сравнивается в блоке 12 сравнения, а по достижении требуемой разности между исходным и текущим значением разбаланса моста с выхода блока 12 подается импульс на триггер 6, который изменяет свое состояние, сбрасывает источник 7 и переводит в противоположное состояние триггер 20, в резуль

тате чего напряжение на корректируемом резисторе становится равным нулю, а в запоминающих устройствах 17 и 19 запоминается сигнал, пропорциональный величине макси лальной мощности, рассеиваемой на резисторе 1 в данном цикле корректировки. После уменьшения шпряжеШ1я на резисторе Iдо нуля он начинает охлаждаться и его сопротивление резко изменяется. За счет сигнала, npotropщюнального величине производной от функции измерения сопротивления резистора 1 в процессе охлаждения, поступающего с вькода дифференцирующего блока 10, срабатывает пороговьш элемент 11 минимума производной и закрьшает ключ 4. По мере охлаждения резистора 1 величина производной уменьшается и по достижении допустимого минимального значения пороговый элемент I1минимум производной выключается, а следовательно, открьюается ключ 4 и с помощью порогового элемента 5 оценивается соответствие допуску сопротивления резистора 1 после первого цикла корректировки. Если откпонеьюе сопротивления резистора 1 от требуемого значения больше допуска, то пороговый элемент 5 срабатывает, при этом закрьшается ключ 13, а в запоминающем устройстве 14 запоминается сигнал разбаланса моста после первого цикла корректировки, а также срабатывает триггер 6, запускается источник 7 и начинается второй цикл корректировки, который происходит аналогично описанному выше порядку работы устройства. Этот порядок работы устройства сохраняется до появления необратимых изменений сопротивления корректируемого резистора, после очередного цикла электрического воздействия на резистор 1. В этом случае в блоке 21 вычисления приращения мощности формируется сигнал, пропорциональный допустимому приращению мощности в данном, цик ле по отношению к максимально достигнутой мош 1ости в предыдущем цикле, например сигнал - вь1ходное напряжение блока 21; К - - постоянный коэффициент; ДР„. - приращение мощности в (п-1)-ом цикле по сравнению с мощностью, достигнутой в (п-2)-ом цикле; Д5Р„ - необратимое изменение сопротивления корректируемого резистора 1 за (п-1)-ьш цикл; SR,| - отклонение сопротивления этого резистора от номинального значения после (п-1)-го цикла корректировки. Затем работа устройства в п-ом цикле воздействия происходит следующим образом. По мере увеличения электрической могцности, рассеиваемой на корректируемом резисторе 1, ее величина сравнивается с величиной максимально достигнутой моцшости в предыдущем цикле в блоке 15, а с момента достижения равенства этих мощностей сигнал, пропорциональный их последующей разности, поступает на соответствующий вход нуль-орган 22, на другой вход которого поступает сигнал с блока 21 вычисления . При равенстве сигналов на обоих входах нульоргана 22 на его выходе форг ируется импульс сброса триггера 6. После переключения триггера 6 сбрасывается источник 7 и переключается триггер 20, в результате прекращается электрическое воздействие на корректируемый резистор 1, меняется состояние ключей 16 и 18, и на одном из запоминающих устройсга 17 или 19 фиксируется максимальное значение мощности, достигнутое в данном цикле-корректировки, В дальнейшем работа устройства повторяется. Циклы корректировки прекращаются, если после очередного остывания резистора 1 окажется, что сигнал разбаланса мостовой измерительной схемы 2меньшесигнала, соответствующего допустимому отклонению сопротивления резистора 1 от номинального значения. В этом случае пороговый элемент 5 не срабатывает и триггер 6 остается в исходном состоянии, а следовательно, не запускается источник 7, и резистор 1 не подвергается электрическому воздёйствр о. Формула изобретения Устройство токовой корректировки величины сопротивления тонкопленочных резисторов, содерЖащбе управляемый источник напряжения корректировки, подключенный к корректируемому резистору через измерительное сопротивление, мостовую схему измерения, выход которой через последовательно соединенные усилитель-детектор сигнала разбаланса моста, ключ, пороговый элемент подключен к входу триггера управления, причем выход усилителя-детектора сиггала разбаланса моста соединен с последовательно соединенными дифференцирующим блоком и пороговым элементом минимума производной, отличающийся тем,что,с целью повышения точности процесса токовой корректировки, в него вв едены последовательно соединенные второй ключ, запоминающее устройство и блок сравнения текущего значения сигнала разбаланса, последовательно соединенные измеритель мощности, блок вьмисления приращения мощности и нуль-орган, второй триггер управле1шя, третий и четвертый ключи, второе и третье запом1шающее устройство и блок сравнения мощности, причем один из выходов второго триггера управления через последовательно соединенные третий ключ к второе запоминающее устройство соединен с одним из входов блокаСравнения мощности, а другой fftoporo триггера управления через последовательно соединенные четвертый ключ и третье запоминающее устройство соединен евтЬрый входом блока сравнения i ibliff ctft,Bl Tx6a le5fHpQfo

-irepe j соw iifitieiff и вхйдШШрйбго триггера управления, одновременно соединенного с блоком сравнения текущего значения сигнала ра баланса, выход первого триггера управления одноBpeSMeHHo соединен с входом управляемого источника напряжения корректировки и счетным входом второго триггера управления, при этом выход порогового элемента минимума производной соединен с управляющим входом первого ключа,

а выход порогового элемента соединен с входом второго ключа, входы третьего и четвертого ключей соединены с выходом измерителя мощности, подключенного параллельно измерительному резистору, при этом другой вход блока вычисления приращения мощности соединен с выходом усилителМ-дётектора сигнала разбаланса моста, соединёшого одновременно со входом блока сравнения текущего значешя сигнала разбаланса и второго ключа.

Источники информации, принятьге во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР N 232352, кл. Н 01 С 17/00, 28, 09, 67.

2.Авторское свидетельство СССР № 468168, кл..С 01 R 17/00, 20. 02. 75.