Способ функциональной подгонки резисторных сеток цифроаналоговых преобразователей Советский патент 1983 года по МПК H01C17/235 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в технологическом процессе подгонки резисторных сеток цифро-аналоговых преобразователей.

Известен способ подгонки резисторных сеток, заключающийся в том, что по известным величинам сопротивлений резисторов связи подгоняют разрядные резисторы (удалением, например, части резистивного слоя) либо по известным величинам сопротивлений резисторов разрядной секции подгоняют .резисторы связи, а оценку результата подгонки производят путем контроля коэффициента деления каждого разряда 1.

Недостатком указанного способа является необходимость напыления части резисторов резисторной сетки с определенной сте.пенью точности, при этом возникает необходимость иметь у резисторной сетки дополнительные технологические выводы каждого резистора связи для установления номиналов соответствующих резисторов сетки пут дополнительнь1х. замеров.

Наиболее близким к предл агаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ функ

циональной подгонки резисторных сеток, Ьснованный ria принципе периодического замещения путем формирования переменного сигнала разбаланса, соответствующего разности сравниваемых сопротивлений, либо погрешности отклонения коэффициента деления элементарного делителя от номинального значения с последующей подгонкой

10 одного из плеч до сведения к нулю переменного сигнала разбаланса Однако известный способ подгонки обладает невысокой производительностью при подгонке тонкопленочных делите15лей напряжения, отличных от структуры R-2R (например, взвешенных двоично-десятичных и т.п.). Это можно пояснить на примере подгонки резисторной сетки (фиг. 1), включающей ре20зисторы разрядной секции с разрядными резисторами , задающими весовые токи 1/2 , балластный резистор R-e / относительно которого начинают функциональную подгонку, и 25 резистор связи Reg.

Функциональная подгонка приведенной резисторной сетки по известному способу состоит в-следующем.

Подгонку ведут, начиная с млал30

шего разряда, при этом образуют элементарный делитель Rp - 2R и по отк/гоиению коэффициента деления этого делителя от номинального (в конкрет ном случае от 0,5) изменяют величинуЦр или таким образом, чтобы вмравнить токи, протекаюшие через эти резисторы. Так как изменение сопротивления тонкопленочных резисторов производится по соответствующей технологии, например путем удаления части резистивного материала, то выравнивание токов через . и Ag может производиться только благодаря увеличению величины сопротивления одного из них (путем, например, лазерной или ультразвуковой подгонки ). Затем подобным же образом производится выравнивание тока, протекаю щего через разрядный резистор , и суммарного тока, протекающего 4ep резисторы 2R и Rp . Однако уже на втором этапе при подгонке следующего за младшим разр да может возникнуть с равной вероят ностью ситуация, когда номинал резистора в результате технологической неточности будет превышать величину параллельного соединения и RP . Так как подгонКа разрядных токов может производиться только увеличением величины сопротивления подгоня мых резисторов, то для приведенного случая потребуется изменять в сторо ну увеличения суммарное парешлельно сопротивление уже подогнанной секции. Реально это сопровождается воз вратом инструмента подгонки {коорди натного стола) к резисторам подогна ной секции с.целью увеличения номинала их параллельного соединения, а также.дополнительной подгонкой для выполнения весовых соотноше-НИИ токов. При функциональной подгонке полн резисторной разрядной секции (тетрады) известным способом в результате возврата к одному и тому же резистору несколько раз его подгоночная секция может быть полностью удалена, что влечет за собой невоэможность дальнейшей подгонки как этого резистора, так и всей резисторной сетки в целом. Однако при функциональной подгонке резисторной сетки R 2R выявленного недостатк.ао не наблюдается в результате возможности выравнивания разрядных токов путем подгонки с увеличением величи сопротивлений -(уменьшением )Rca или на каждом разряле. О.ель изобретения - повышение производительности подгонки, а имен но, осушествление возможности подго Еси без возврата к подогнанным разрядным секциям резисторной сетки. Поставленная цель достигается тем,.что согласно способу функциональной подгонки резисторных сеток цифро-аналоговых преобразователей, включающему формирование переменного сигнала разбаланса, соответствующего погрешности отклонения от номинального коэффициента деления элементарных делителей, первое плечо которых образовано резисторами подгоняемой разрядной секции, а второе внешней резисторной секцией, содер;жащей резисторы связи или балластный резистор и младшие разрядные секции,и компенсацию переменного сигнала разбаланса путем изменения сопротивления резисторов подгоняемой разрядной секции, перед операцией формирования переменного сигнала разбаланса для подгоняемой разрядной секции определяют эталон подгонки , образуя второе плечо элементарного делителя с сопротивлением, равным сопротивлению па заллельно соединенных резисторов (i-1 )-й подгоняемой разрядной секции, (i-l)-ro резистора связи или балластного резистора и дополнительного подстраиваемого резистора внешней резисторной секции с обеспечением разности величины полученного эталона подгонки и любого из сопротивлений i-и разрядной секции с соответствующим коэффициентом деления, одного знака, затем осуществляют формирование и компенсацию переменного сигнала разбаланса , а после подгонки всех резисторов i-и разрядной секции подгоняют (i-1 )-й резистор связи, увеличивая его на величину сопротивления дополнительного резистора. На фйг.1 изображена резисторная сетка, требующая подгонки; на фиг.2 формирование эталона подгонки младшей тетрады (разрядной секции) с разрядными резисторами, веса которых соответствуют, например, двоично-десятичному коду, на фиг. 3 формирование эталона подгонки следующей за резистором связи разрядной секции. . На чертежах обозначены резисторные сетки 1, разрядные секции 2 .тетрады), дополнительный резистор 3 с младшими тетрадами (внешняя резисторная секция). На фиг. 1-3 пунктирный резистор слева означает, что резисторная сетка имеет продолжение влево. На фиг. 1 и 2 показаны только четыре младших разряда-, на фиг. 3 - восемь младших разрядов резисторной сетки, так как коммутация соответствует подгонке 2-й справа тетрады, Функциональную подгонку начинают с младшего разряда (Фиг. 2), при этом подключают к выводу балластного резистора Itg такое сопротивление Кд внешней резисторной секции 3, чтобы для любого из напыленных резисторов первой разрядной секции 2 выполнялось соотношение . ЧГЧ АЛ% - М. ) . где R к-й резистор, начиная с младшего, разряда, первой разрядной секции резисторной сетки} К.э - эталон подгонки 1-й разрядной секции резисторно сетки; минимальный по величине . дополнительный резистор внешней резисторной -секции 3, для которого выполняется соотношёние (1) . По отношению к Rgi)выполняют подгонку резисторов 1-й разрядной сек ции 2 в сторону увеличения их номи налов, формируя поочередно элементарные делители ., и доводя их коэффициент деления до номинально го. .., Затем параллельно соединяют выводы подогнанной.разрядной секции . 3) и.подбирают Кд4 формируя таким образом эталон подгонки 2-й разрядной секции 2, причем ., (2) где Rg.- - эквивалентное сопротивле ние подогнанной части ре зисторной сетки, которое на заданном этапе функцио нальной подгонки равно R34 2 R «2R/I2 R/I2%1IR5; . минимальный по величине дополнительный резистор внешней резиаторной секци 3, для которого выполняет ся соотношение (2); Y. - к-й резистор, начиная с младшегоразряда, второй разрядной секции резисторной сетки. Потом по отнсяиени;ю к Рд/ проводят подгонку резисторов 2-й разрядной секции 2 в сторону увеличения их номиналов, формируя поочередно элементарные -делители доводя их коэффициент деления до номи-, нального. Затем отключают (закорачивают) дополнительный резистор Едд внешней резисторной. секции 3 и подгоняют в сторону увеличения номинала резисTOpR на величину Яд. Причем для этого можно,,например, использовать тот же принцип Формирования элементарного делителя К, .+ Кэ1 где Я((.хп подогнанный при выполнеНИИ условия (.2) к-й резистор вто -рой разрядной секции резисторной сетки. При этом Rvin выступает уже в качестве эталонного. Функцио-I нальную подгонку остальной части резисторной сетки проводят аналогичным образом.. Пример.К свободному выводу дополнительной внешней секции 3 подключают один вход устройства вычитания тока, другой вход которого подключают к одному из резисторов подгоняемой резисторной секции 2 через делитель тока коэффициент деления которого меняется в зависимости от подгоняемых резисторов тетрады (, 2 2R, 2R) соответственно (2°, 2 , 2, 2 ), а к выходу устройства вычитания тока подключают индикатор нулевого значения . Предлагаемый способ может найти применение при .функциональной подгон ке непосредственно цифро-аналоговых преобразователей, включакицих, кроме резисторной сетки, аналоговые ключи и схему суммирования токов, при условии, что схема суммирования токов будет иметь дополнительные внешние выводы. Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в уменьшении трудоемкости подгоночной операции за счет исключения возврата подгоночного инструмента, в увеличении выхода годных резисторйых сеток за счет уменьшения вероятности полного снятия подгоночной секции какого-то-резистора сетки. Способ позволяет увеличить производительность труда и при подгонке резисторных сеток типа R-2R, позволяя оператору получить дополнительную информацию о величине сопротивления, на которое необходимо изменить резистор связи. Это позволяет операторутехнологу более точно выбрать тип реза, что снижает трудоемкость подгонки .Формула изобретения Способ функциональной подгонки резисторных сеток цифро-аналогов ах преобразователей, включающий формирование переменного сигнала разбалан са, соответствующего погрешности отклонений от номинального коэффициента деления элементарных делите - лей, первое плечо которых образовано резисторами подгоняемой разрядной секции, а второе - внешней резисторной секцией, содержащей. резисторы связи или балластный резистор и младшие разрядные секции, и компенсацию переменного сигнала разбаланса путем изменения сопротивления резисторов подгоняемой разрядной секции, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности .подгонки, перед операцией