CN102819308B

CN102819308B - 射频自动匹配器复位电路

Info

Publication number: CN102819308B
Application number: CN201210307545.8A
Authority: CN
Inventors: 杨帆; 张玉萍
Original assignee: CHANGZHOU RISHIGE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU RISHIGE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: CN102819308A

Abstract

本发明公开了一种射频自动匹配器复位电路，包括检测模块，该检测模块将驱动自动匹配器的可调电容转动的齿轮位置信号转换成电压信号；以及复位设置模块，该复位设置模块用于设置自动匹配器的复位值；以及运算放大器，该运算放大器的反相输入端分别与检测模块和复位设置模块连接，运算放大器对来自于检测模块和复位设置模块的信号作加法运算；以及连接于运算放大器输出端的控制电路，该控制电路在运算放大器的输出端无信号输出时，控制电路输出使自动匹配器的可调电容复位的信号。本发明在应用系统停止工作时，通过复位电路的作用使自动匹配器的阻抗值自动地回到初始设定值。

Description

射频自动匹配器复位电路

技术领域

本发明涉及射频电源技术领域，具体涉及一种射频自动匹配器复位电路。

背景技术

射频自动匹配器应用广泛，主要的具体领域为：半导体生产领域、等离子刻蚀、真空镀膜、PECVD、等离子清洗、物理气象沉积（PVD）、化学气象沉积（CVD）、射频溅射等等。目前，国内市场上射频电源产品有国产传统电子管射频电源和进口全固态射频电源（如AE、ENI、COMDEL等国外的公司）。

在大多数的等离子清洗应用系统和半导体设备应用系统中，通常会应用匹配器在输入和负载之间进行匹配，达到使负载启动的目的。图1示意的一种自动匹配器，其工作过程大致为：应用系统启动后，自动匹配器的控制电路会输出信号到电机，电机输出轴上的的齿轮驱动电容的齿轮转动，从而进行自动调节两个可调电容达到阻抗匹配。系统关闭后自动匹配器的两个可调电容就停在了匹配位置。由于自动匹配器在工作前和工作后其阻抗发生了变化，如果不对其进行复位，待下次需要自动匹配器工作时，自动匹配器不会工作，这样系统再一次启动时，目前是通过人工复位方式使自动匹配器回到初始设定值才可正常工作。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种射频自动匹配器复位电路，当应用系统停止工作时，通过复位电路的作用使自动匹配器的阻抗值自动地回到初始设定值。

实现本发明目的的技术方案如下：

射频自动匹配器复位电路，包括检测模块，该检测模块将驱动自动匹配器的可调电容转动的齿轮位置信号转换成电压信号；以及

复位设置模块，该复位设置模块用于设置自动匹配器的复位值；以及

运算放大器，该运算放大器的反相输入端分别与检测模块和复位设置模块连接，运算放大器对来自于检测模块和复位设置模块的信号作加法运算；以及

连接于运算放大器输出端的控制电路，该控制电路在运算放大器的输出端无信号输出时，控制电路输出使自动匹配器的可调电容复位的信号。

采用了上述方案，本发明的自动匹配器复位电路是通过把可调电容位置信号与复位设置信号相加运算，同时把相加后的信号给控制电路以驱动电机而调整可调电容，当电容位置信号与复位设置信号相加为零时即实现了可调电容的复位。因此本发明在射频电源关闭时自动匹配器可自动复位，这样系统就可实现更高的自动化程度，无需人工复位，特别适用于阻抗变化较大和射频源开关机频率较高的应用系统，自动化程度更高，可应用于各种腔体阻抗十分复杂的应用系统。

进一步地，在检测模块与运算放大器之间连接一个电压跟随器。通过电压跟随器有助于减少信号损耗。

进一步地，所述复位设置模块包括一个可变电阻，该可变电阻的第一连接端和第二连接端分别与电源连接，可变电阻的第三连接端与运算放大器连接。通过调节可变电阻，加上加载在可调电阻两端的电源有较宽的范围，因此可以根据被复位的可调电容值进行设置合适的复位值，有利于缩短可调电容的复位时间。

进一步地，在可变电阻的第三连接端与运算放大器之间连接一个电压跟随器。同样地通过该电压跟随器有助于减少复位设置信号的损耗。

进一步地，检测模块由电位器和驱动该电位器动作的驱动齿轮组成。通过驱动齿轮带动电位器，改变电位器的阻值，从而改变输出电压值，这样无需手动调整，有自动化高的优点。

进一步地，在运算放大器和控制电路之间还连接一个开关装置，该开关装置包括继电器和第一开关，该继电器的触头开关至少包括一个单刀双掷开关，该单刀双掷开关的第一连接端连接运算放大器的输出端，单刀双掷开关的第二连接端连接控制电路的输入端，单刀双掷开关的第三连接端接收来自于自动匹配器的相位或幅度信号，所述继电器的线圈与第一开关的输出端连接。当自动匹配器获取到信号时，检测电路输出一个信号到第一开关，这样，连接于第一开关输出端的继电器的线圈得电，从而使继电器的两个单刀双掷开关的第二连接端和第三连接端连接，这相，检测电路板的输出信号加载到控制电路上，从而控制电路输出信号使可调电容的值改变，进行自动进行阻抗匹配，使应用系统启动。当应用系统停止工作时，继电器的线圈失电，继电器的两个单刀双掷开关的第二连接端和第一连接端连接，当运算放大器无输出信号时，可调电容回到初始设定值。这样可以得出，本发明的复位电路和自动匹配器之间共用了一个开关装置，该开关装置作为两者之间的桥梁，使复位电路和自动匹配器的工作方式变得简单。

所述第一开关为三极管，有助于使电路结构变得简单。

附图说明

图1为现有技术中自动匹配器的电路方框图；

图2为本发明的电路图；

具体实施方式

参照图2，本发明的射频自动匹配器复位电路，包括检测模块10、复位设置模块、电压跟随器U1C、电压跟随器U2C、运算放大器U1A、运算放大器U2A、电压跟随器U1B、电压跟随器U2B、控制电路20，下面分别对每部分进行详细说明：

检测模块10将驱动自动匹配器的可调电容转动的齿轮位置信号转换成电压信号，本实施例中具有两个检测模块10，分别对自动匹配器中的两个可调电容进行检测。检测模块10由电位器和驱动该电位器动作的驱动齿轮组成，驱动齿轮与自动匹配器的可调电容进行啮合，当可调电容的齿轮转动时，同时也带动驱动齿轮转动，从而使电位器的阻值发生变化，进一步地使输出的电压发生改变。

复位设置模块用于设置自动匹配器的复位值，本实施例中包含了两个复位设置模块，分别用于设置自动匹配器中的两个可调电容的复位值。其中一个复位设置模块包括一个可变电阻R4，可变电阻R4的第一连接端和第二连接端分别与电源连接，可变电阻的第三连接端与运算放大器连接。在可变电阻R4的第三连接端与运算放大器U1A之间连接一个电压跟随器U1C，电压跟随器U1C的反相输入端与其输出端连接，电压跟随器U1C的同相输入端与电阻R4连接，电压跟随器U1C的输出端通过电阻R3与运算放大器U1A的反相输入端连接。另一个复位设置模块包括一个可变电阻R8，可变电阻R8的第一连接端和第二连接端分别与电源连接，可变电阻R8的第三连接端与运算放大器U2A连接。在可变电阻R8的第三连接端与运算放大器U2A之间连接一个电压跟随器U2C，电压跟随器U2C的反相输入端与其输出端连接，电压跟随器U2C的同相输入端与电阻R8连接，电压跟随器U2C的输出端通过电阻R3与运算放大器U1A的反相输入端连接。

运算放大器的反相输入端分别与检测模块10和复位设置模块连接，运算放大器对来自于检测模块和复位设置模块的信号作加法运算。由于本实施方式有两路检测模块10输出信号，对每路信号均需要一路信号进行处理，本实施方式分别通过运算放大器U1A和运算放大器U2A分别对各路信号进行加法运算。作为本实施方式的另一种方式，在检测模块与运算放大器之间连接一个电压跟随器。在每个检测模块10与运算放大器U1A或者运算放大器U2A之个均连接一个电压跟随器。具体为：电压跟随器U1B的同相输入端与检测模块10连接，电压跟随器U1B的反相输入端与该电压跟随器U1B的输出端连接，电压跟随器U1B的输出端通过电阻R2与运算放大器U1A的反相输入端连接。电压跟随器U2B的同相输入端与另一检测模块10连接，电压跟随器U2B的反相输入端与该电压跟随器U2B的输出端连接，电压跟随器U2B的输出端通过电阻R5与运算放大器U2A的反相输入端连接。电压跟随器起缓冲作用，减少信号损耗。

控制电路20连接于运算放大器输出端，该控制电路在运算放大器的输出端无信号输出时，控制电路输出使自动匹配器的可调电容复位的信号。

上述实施方式的工作过程为（以其中一路电路为例进行说明）：当应用系统停止工作时，由于检测模块10中的驱动齿轮跟随可调电容的齿轮转动，因此，检测模块的电位器输出电压信号到电压跟随器U1B，经电压跟随器U1B处理后输出到运算放大器U1A。由于复位设置模块处设置了可调电容的复位值，从复位设置模块处的可变电阻R4输出一个电压，该电压经过电压跟随器处理后输出到运算放大器U1A，与检测模块10输出的电压作加法运算，由于两个电压相位相反，从检测模块10输出的电压在变化，而从复位设置模块输出的电压是固定值，当检测模块10输出的电压的大小等于复位设置模块输出的电压时，两个电压相加为零，这时，运算放大器U1A无信号输出。这时控制电路输出使自动匹配器的可调电容C1复位的信号，这样使可调电容C1复位到初始设定值。

本发明还在上述实施方式的基础上，增设了一个开关装置，该开关装置连接在运算放大器和控制电路之间。该开关装置包括继电器K2和第一开关Q2，该继电器K2的触头开关包括两个单刀双掷开关。其中一个单刀双掷开关的第一连接端连接运算放大器U1A的输出端，该单刀双掷开关的第二连接端连接控制电路的输入端，该单刀双掷开关的第三连接端接收来自于自动匹配器的相位信号。另一个单刀双掷开关的第一连接端连接运算放大器U2A的输出端，该单刀双掷开关的第二连接端连接控制电路的输入端，该单刀双掷开关的第三连接端接收来自于自动匹配器的幅度信号。继电器K2的线圈与第一开关Q2的输出端连接，第一开关为三极管。本部分的工作过程如下：

当自动匹配器获取到信号RFIN时，检测电路输出一个信号RFON到第一开关Q2，这样，连接于第一开关Q2输出端的继电器K2的线圈得电，从而使继电器K2的两个单刀双掷开关的第二连接端和第三连接端连接，这相，检测电路板的输出信号加载到控制电路上，从而控制电路输出信号使电容C1和电容C2的值改变，进行自动进行阻抗匹配，使应用系统启动。当应用系统停止工作时，继电器K2的线圈失电，继电器K2的两个单刀双掷开关的第二连接端和第一连接端连接，当运算放大器无输出信号时，可调电容回到初始设定值。这样可以得出，本发明的复位电路和自动匹配器之间共用了一个开关装置，该开关装置作为两者之间的桥梁，使复位电路和自动匹配器的工作方式变得简单。

Claims

1.射频自动匹配器复位电路，其特征在于，包括检测模块，该检测模块将驱动自动匹配器的可调电容转动的齿轮位置信号转换成电压信号；以及

连接于运算放大器输出端的控制电路，该控制电路在运算放大器的输出端无信号输出时，控制电路输出使自动匹配器的可调电容复位的信号；

所述复位设置模块包括一个可变电阻，该可变电阻的第一连接端和第二连接端分别与电源连接，可变电阻的第三连接端与运算放大器连接。

2.根据权利要求1所述的射频自动匹配器复位电路，其特征在于，在检测模块与运算放大器之间连接一个电压跟随器。

3.根据权利要求1所述的射频自动匹配器复位电路，其特征在于，在可变电阻的第三连接端与运算放大器之间连接一个电压跟随器。

4.根据权利要求1所述的射频自动匹配器复位电路，其特征在于，检测模块由电位器和驱动该电位器动作的驱动齿轮组成。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的射频自动匹配器复位电路，其特征在于，在运算放大器和控制电路之间还连接一个开关装置，该开关装置包括继电器和第一开关，该继电器的触头开关至少包括一个单刀双掷开关，该单刀双掷开关的第一连接端连接运算放大器的输出端，单刀双掷开关的第二连接端连接控制电路的输入端，单刀双掷开关的第三连接端接收来自于自动匹配器的相位或幅度信号，所述继电器的线圈与第一开关的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的射频自动匹配器复位电路，其特征在于，所述第一开关为三极管。