DE2126182A1

DE2126182A1 - Vorrichtung zum Einstellen der Größe eines Widerstandes

Info

Publication number: DE2126182A1
Application number: DE19712126182
Authority: DE
Inventors: Gerard. Romainville; Kumurdjian Pierre Saint-Cheron; Loitiere Alain Wissous; Pere Jean-Francois Ivry Bourgoin (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1970-05-26
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1971-12-09
Also published as: BE767584A; CH538755A; DE2126182B2; DE2126182C3; GB1352387A

Description

Pettontanw&tte Dlpl.-Ing. R. BEETZ ββη. DIpI-InCj-K-UAMPReCHT 410-17.θ82Ρ 2'6.5.1Q71

Dr.-Ing. R₁DEETZJr, 8 M Q π ehe π 22, Steirwdorfctr, 10

Commissariat ä 1'Energie Atomique, Paris (Frankreich)

Vorrichtung zum Einstellen der Größe eines Widerstandes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen der Größe R eines Widerstandes auf einen vorgegebenen Wert R , bei der die Änderung R durch Oxydation des Widerstandes mittels Durchgangs einer Folge elektrischer Impulse erfolgt.

Widerstände, die mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in ihrer Größe eingestellt werden können, bestehen mit Vorteil aus einer dünnen Metallschicht, die auf einem Träger aufgedampft ist, wie dies für Widerstände der Art üblich ist, die heute als Dünnschichtwiderstände im Rahmen mikrominiaturisierter elektronischer Schaltungen Verwendung finden.

Für die Änderung der Größe eines Widerstandes dieser Art sind bereits verschiedene Methoden in Gebrauch. Sie beruhen im allgemeinen auf einer Verringerung des den Widerstand bildenden Metallvolumens. So kann man beispielsweise die den Widerstand bildende Metall-

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schicht mit Hilfe einer Diamantspitze, eines Sandstrahlgebläses oder auch eines einen Teil des Metalls verdampfenden Laserstrahls mit Riefen und Rillen versehen. Auch kann man den Widerstand oberflächlich oxydieren, was zu einer Vergrößerung seines Werte's führt. Eine solche Oxydation kann entweder durch Elektrolyse oder durch Erhitzung in oxydierender Atmosphäre erfolgen. Alle diese Methoden weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Die Methode der Riffelung macht die Widerstandsschichten an den Kerbstellen sehr zerbrechlich, und die Oxydationsmethode mittels Elektrolyt kann die gesamte Schaltung verschmutzen. Ganz allgemein erfordern die bekannten Methoden für die Einstellung der Widerstandsgröße relativ lange Arbeitszeiten von beispielsweise mehr als 30 Sekunden, und außerdem ist es unmöglich, mit ihrer Hilfe den Widerständen solch geringe Abmessungen von beispielsweise weniger als 50 Mikron zu geben, wie sie etwa bei in integrierter Schaltungstechnik ausgeführten monolithischen Schaltungen vorkommen.

Ein weiteres und auch im Rahmen der Erfindung angewendetes Verfahren zur Einstellung der Widerstandsgröße bedient sich der Oxydation des einzustellenden Widerstandes durch Erhitzung in einer sauerstoffhaltigen Umgebung, wobei die Erhitzung durch den Durchgang einer Folge elektrischer Impulse durch den in seiner Größe einzustellenden Widerstand selbst erfolgt. Dabei kann die Größe des Widerstandes, der sich dabei oxydiert, sowohl zunehmen als auch abnehmen. Daher ist es notwendig, die Richtung der Variation der Widerstandsgröße in Abhängigkeit von der Temperatur zu kennen und einen Anfangswert für den Widerstand vorzusehen, der größer oder kleiner ist als die durch die Einstellung zu er-.zielende Widerstandsgröße. Es sind bereits Vorrichtungen für die Einstellung der Größe eines Widerstandes durch aufeinanderfolgende Annäherung an einen zu erzielenden Wert bekannt, wobei diese Annäherung durch Verwendung von elektrischen Impulsen bewirkt wird, die mit einer vorgegebenen Folgefrequenz aufeinander folgen. Je-

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doch vermeidet man bei diesen bekannten Vorrichtungen eine Oxydation des Widerstandes durch die Aufheizung um Jeden Preis. Dies erfordert eine besondere Vorbereitung des Widerstandes, die beispielsweise darin bestehen kann, daß er mit einer die Oxydation verhindernden Schutzschicht aus Siliziumdioxyd überzogen wird. Außerdem bleibt die Genauigkeit, die man für die Einstellung der Größe des Widerstandes erzielen kann, relativ gering.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die unter Vermeidung der oben geschilderten Mangel der bekannten Verfahren und Vorrichtungen den Forderungen der Praxis besser entspricht und insbesondere eine Einstellung der Widerstandsgröße in sehr kurzer Zeit und mit gesteigerter Genauigkeit ermöglicht und keinerlei Vorbereitung der einzustellenden Widerstände verlangt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mindestens zwei Anzeigekreise, von denen der eine den vorgegebenen Wert R und der andere die für die Einstellung der Größe R gewünschte Genauigkeit anzeigt, einen Komparator mit zwei Eingängen, von denen der eine mit zwei Anschlußklemmen an den einzustellenden Widerstand und der andere an den Anzeigekreis für den vorgegebenen Wert R anschließbar ist, zum Vergleichen der Größe R mit dem Wert R , einen mit seinem Eingang an den Ausgang des !Comparators angeschlossenen Steuerspeicher, der zum einen die einen Anfangswert Null einschließende Leistung des ersten elektrischen Impulses und zum anderen den Anstieg der ImpulsIeistung bestimmt, einen eingangsseitig an den Ausgang des Steuerspeichers angeschlossenen und ausgangsseitig mit mindestens einem Ende des Widerstandes verbindbaren Impulsgenerator zum Erzeugen der elektrischen Impulse, einen mit dem Impulsgenerator verbundenen Taktgeber zum Auswählen der Folgefrequenz und der Impulsbreite auf halber Höhe der Impulse

ι ü l: ■ /12 6 o

und einen Umschalter enthält, der die Enden des Widerstandes abwechselnd mit dem einen Eingang des Komparators und dem Ausgang des Impulsgenerators verbindet.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,

Pig. 2a und 2b den Organisationsplan für den Logikaufbau in einer ersten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung,

Fig. 5 eiⁿ Blockschaltbild für die schaltungsmäßige Realisierung dieser ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine grafische Darstellung für den Anstieg der Impulsleistung und die Änderung der Folgefrequenz der Impulse bei einer zweiten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der prozentualen Abweichung der Größe R des einzustellenden Widerstandes von dem vorgegebenen Wert R in Abhängigkeit von der Einstellzeit t, wobei die Kurven A, B und C für elektrische Impulsfolgen mit fester Folge frequenz von 100, 50 bzw. 25 Hz und die Kurve D für eine während des Einstellvorgangs zwischen 100 und 25 Hz variable Folgefrequenz für die elektrischen Impulse gelten, und

Fig. 6 ein Blockschaltbild für die schaltungsmäßige Realisierung der zweiten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung.

Bei der ersten Ausführungsform für die Erfindung wird die Leistung des ersten Impulses der elektrischen Impulsfolge, die den einzustellenden Widerstand durchfließt, in Abhängigkeit von der Größe,

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der Art und den -Abmessungen des Widerstandes gewählt. Außerdem nimmt die Leistung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Impulse zu, und der Anstieg der Leistung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen wird in Abhängigkeit einerseits von der Differenz R R_o und andererseits von dem Endwert für R gewählt. Dadurch erfolgt die Einstellung innerhalb sehr kurzer Zeit (in der Größenordnung einiger 10 Sekunden), und die erzielbare Genauigkeit für die Einstellung der Widerstandsgröße wird sehr groß. Die Vergrößerung der Leistung aufeinanderfolgender elektrischer Impulse läßt sich durch Änderung eines oder mehrerer der folgenden Parameter erzielen: Impulshöhe (Spannungsvariation), Breite auf halber Höhe (Impulsdauer) und Folgefrequenz. Für die Realisierung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise lassen sich zahlreiche Versionen denken: Digitale, analoge oder analog-digitale. Unabhängig von der jeweils gewählten Version läßt sich der Aufbau der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung immer durch das synoptische Schema von Fig. wiedergeben.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt zwei Anzeigekreise 2 und 4, von denen der eine (2) den mit der Einstellung des Widerstandes zu erreichenden vorgegebenen Wert R , der andere (4) dagegen die Genauigkeit angibt, die bei der Widerstandseinstellung erreicht werden soll. Die beiden Anzeigekreise 2 und 4 sind mit einem Komparator 6 verbunden. Einer der beiden Eingänge des Komparators 6 besteht aus zwei Anschlüssen 8 und 10, die über einen Umschalter 15 mit den Enden des in seiner Größe einzustellenden Widerstandes R verbunden werden können. Der Komparator 6 nimmt einen Vergleich zwischen den Größen R und R_Q vor. An den Ausgang des Komparators 6 ist der Eingang eines SteuerSpeichers 12 angeschlossen, der zum einen die Leistung für den ersten Impuls der durch den Widerstand der Größe R hindurchgeschickten Folge elektrischer Impulse und zum anderen die Leistungszunahme zwischen aufeinanderfolgenden elektrischen Impulsen bestimmt. Der Ausgang des Steuerspeichers 12 ist mit dem Eingang eines Impulsgenerators 14

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verbunden, der an seinem Ausgang zwischen Anschlüssen 16 und 18 Impulse abgibt* deren Leistung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen zunimmt. Diese Impulse aus dem Impulsgenerator 12 lassen sich über den Umschalter IJ an die Enden des Widerstandes der Größe R anlegen, was zu dessen Aufheizung und seiner Oxydation an der umgebenden Luft und damit zur Änderung der Widerstandsgröße R führt. Die Folgefrequenz der vom Impulsgenerator 14 abgegebenen Impulse wird durch einen Taktgeber 20 bestimmt, der außerdem die Impulsbreite auf halber Höhe bestimmen kann.

Der in Fig. 2a und 2b dargestellte Organisationsplan entspricht einer ersten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, die mit Hilfe von logischen Schaltungen arbeitet. Der dargestellte Organisationsplan erleichtert das Verständnis für den Ablauf der innerhalb der Vorrichtung sich abspielenden Vorgänge. Die in diesem Oganisationsplan innerhalb von Rauten dargestellten Operationen entsprechen Fragen. In den Fig. 2a und 2b ist das Ende der Operationsfolge bei 10$ (Halt 10#?) mit asm Beginn der Operationsfolge bei 1% (R₁ = 1% R_Q) verbunden zu denken.

Innerhalb des dargestellten Operationsplanes gelten für die einzelnen Symbole folgende Bedeutungen:

= Wert des einzustellenden Widerstandes

R —	Wert des
^Ro -	einzuste
^R10 ⁼	10# R₀
^Rl =	¹^ ^Ro
^Rol =	0,l# R„
^RtA -	^Ro " ^R10
^r"a ⁼	ti — Κι O X
^r"'a ⁼	^Ro " ol
^RlB -	^Ro ^{+ R}10
pll _ ^R B -	ti + Π.·. O 1
r>ii ι R_B =	^Ro ^{+ R}01

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Der Wert R wird in dem Anzeigekreis 2 beispielsweise mit Hilfe von Kodierrädern angezeigt. Außerdem wird jeder Dekade für den Widerstandswert ein Rang i beigemessen, wobei der Portschritt im Rang von rechts nach links erfolgt. Außerdem wird die in der Dekade mit dem Rang i enthaltene größte Zahl mit j bezeichnet. Beispielsweise betrage die Größe R des einzustellenden Widerstandes R = 1621,31 CX , und es sei ein vorgegebener Wert R_Q - i960,00 Π mit einer Genauigkeit von 1% einzustellen. Entsprechend dem Organisationsplan von Fig. 2a und 2b sind dann folgende Operationen vorzunehmen:

Auslesung von R_q mit 19βθ,ΟΟ-Π-

Auslesung von R mit 1621,31 JQ

Ablesung von i mit i = 6 und

Ablesung von j, wobei j die in der Dekade i = 6 für R enthaltene Zahl ist und daher J=I beträgt.

Zunächst sei angenommen, daß der Impulsgenerator 14 Impulse von konstanter Dauer, aber variabler Amplitude (also variabler Spannung) abgibt. Weiter sei mit h. . die Startspannung für den ersten Impuls der durch den Widerstand der Größe R hindurchgeschickten Impulsfolge bezeichnet. Die Werte für h. . sind in einem Speicher enthalten und werden ein für allemal in Abhängigkeit von der Art des einzustellenden Widerstandes bestimmt. Der bei der Bestimmung von h.. in Betracht zu ziehende Index i ist der höchste Rang i. Bei dem oben zitierten Beispiel wird daher h.. zu h,-,. Nach der Ablesung der Werte für i und für j erfolgt die Auslesung der Werte für h·. aus dem diese Werte enthaltenden Speicher. Für einen Wert hg, sei beispielsweise ein Spannungswert von 110 V angenommen.

Nach Durchführung der einleitenden Auslesevorgänge kommt manzur ersten Operationsfolge.

Diese erste Operationsfolge ist die Operationsfolge für 10$ und umfaßt folgende Operationen:

¹: J/1260

Berechnung von R._ zu 196
Berechnung von R' zu 1764,00
Berechnung von R' zu 2156,00 -Π·
anschließend erfolgt die Fragestellung

R>R'_A?, also 1621,31Π» 1764,00.Q ? Unter den getroffenen Annahmen ist die Antwort Nein.

Berechnung von i - 1, also 6 - 1=5,

Auslesung von Δ ti. , also von Δ h^; der AusdruckAh. , stellt

1— χ ρ x—1

eine Vergrößerung der Spannung h. dar, die der nächstkleineren Dekade als der des größten für die Anzeige des Wertes R benutzten Gewichts aufgeprägt wird. Die Spannungsänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ist daher gleich Δ tu ,. Daher haben der erste Impuls eine Spannung von h., der zweite Impuls eine solche von h.+ Δ h^ ₁, der dritte eine solche von h. + 2 Δ h. ₁,... und der n-te Impuls eine Spannung von h_i + (n-1) Ah.*. Nach jedem Impuls wird der Wert für R gemessen und mit dem Wert R¹-verglichen. Daher wird in der Vorrichtung der Wert Δ h. ,, der für Δ hf- bei den obigen Annahmen beispielsweise 200 mV beträgt, abgelesen. Die zugehörigen Operationen sind dann die folgenden:

Zunächst wird η = 1 gesetzt. Dem Widerstand wird damit ein Spannungsimpuls Hg₁ + Δ hr vom 110,2 V zugeführt. Sodann wird der neue Wert für R von beispielsweise 1643,51 Π abgelesen. Sodann folgt die Fragestellung R Ss R'_A?> also 1643,51 > 1764,00Q? mit der Antwort Nein.

Sodann wird η = 2 gesetzt, der Widerstand erhält einen Spannungsimpuls der Größe Iv, + 2 Δ h,., also von 110,4 V zugeführt. Als nächste Ablesung für den Wert R folgt beispielsweise die Größe 1668,35

Die Fragestellung R > ^R'_A ^?> ^also I668,j35 ^- 1704,00? führt weiterhin zur Antwort Nein.

1 0 D ;":Γ V 1 ? G 0

Entsprechende Operationen werden in identischer Weise beispielsweise bis zu einem Wert η = 18 vorgenommen: Man setzt η = l8, wobei der Widerstand einen Spannungsimpuls der Größe h_6l + 18 Δ h,-, also von 111,8 V zugeführt erhält. Die Ablesung des neuen Wertes für R ergibt beispielsweise 1767,61X1 die Fragestellung R^ R'_A?> also 1767,61 > 1764,00 Π ? führt dann zur Antwort Ja.

Als nächstes stellt man die Frage R^: R^! _D?, also " 1767,61 ^"2156-O. und erhält die Antwort Ja.

Sodann stellt man die Frage, ob eine Genauigkeit von 10$ (Halt 10$) angezeigt ist. Als Antwort sei beispielsweise Nein angenommen.

Zweite Operationsfolge mit 1% (Fig. 2b);

Berechnung von R zu 19,6θΓ1
Berechnung von R"_A zu 1940,40
Berechnung von R"_B zu 1979,60 -Π.

Fragestellung R^ R"_A?> also 1767,6ΐΠ ^ 194θ,4θΠ ? mit der Antwort Nein.

Sodann bringt man den Widerstand der Größe R auf den Wert R"_A» indem man an die Enden dieses Widerstandes Impulse anlegt, von denen der erste eine Spannung h^ + η Δ Iv^₁ + Δ h^g, wobei Δ ^_-2 eine durch die Dekade i - 2 aufgeprägte Spannungsvergrößerung darstellt, der dritte eine Spannung h^ + η Ah^₁ + 3 Δ ^η·£_2* "* und der p.-te Impuls eine Spannung h^ + η Δ ^_-1 + ρ Ah^₂ aufweist. Die Folge der nacheinander ablaufenden Operationen ist dann nachstehende:

Berechnung von i-2 zu 6-2=4
Ablesung von h₄ zu beispielsweise 100 m V

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Sodann wird ρ = 1 gesetzt und dem Widerstand ein Impuls der Spannung h_6l + 18Ah₅ +Ah^ zugeführt, für die eine Größe xl;»,?' V angenommen, sei.

Sodann wird der neue Wert für R beispielsweise zu 1771,28 abgelesen. Die Fragestellung R^»R"_A?, also 1771,28Π >194O,4O-Q? führt zur Antwort Nein. Als nächstes wird ρ = 2 gesetzt und dem Widerstand ein Impuls von beispielsweise 113,80 V zugeführt. Für das Beispiel sei ein Ablauf identischer Operationen bis zu einem Wert ρ = 27 angenommen.
Man setzt dann ρ _=ι 27 und führt dem Widerstand einen Impuls der Spannung h^ + 18^h,- + 27Ah^, von beispielsweise 116,5 V zu. Die Ablesung für den neuen Wert R ergibt dann beispielsweise 1951,87X1, und die Fragestellung R > R"_A?# also 1951,87 > 19²K),4 führt zur Antwort Ja.

Auch die Fragestellung R^rR" ?, also 1951,87^ 1979,600? führt zur Antwort Ja.

Sodann stellt man als nächstes die Frage, ob eine Genauigkeit von \% angezeigt wird, Als Antwort sei Ja angenommen. Dies führt dann zum endgültigen Halt für die Operationen. Wenn die Antwort dagegen Nein sein sollte, wird zur Operationsfolge mit 0,\% übergegangen.

Unter den obigen Annahmen hat der erzielte Endwert für den auf 196Ο-Π- einzustellenden Widerstand eine Größe von 1951,87O₅ und dies liegt gut innerhalb der geforderten Genauigkeit von 1%.

Das oben geschilderte Ausführungsbeispiel, das sich einer logischen Lösung bedient, ist selbstverständlich nur als Erläuterung, nicht aber als Einschränkung für die Erfindung zu verstehen. Der Organisationsplan für eine solche Vorrichtung erscheint wie eine Folge logischer Operationen. Man kann daher für die Vornahme dieser Operationen einen kleinen Rechner verwenden, der dann Ausgangsbefehle an den Impulsgenerator und an den Spannungskomparator abgibt.

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Jedoch lassen sich auch ohne einen Rechner arbeitende Vorrichtungen angeben, die derzeit leichter und rascher verkäuflich sind und eine relativ einfache theoretische Überlegung verlangen. Eine erste vorteilhafte Realisierung für eine solche erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, die ohne einen Rechner arbeitet, ist in Fig. 3 dargestellt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform enthält der den Vergleich der Werte für R und R vornehmende Komparator 6 in Serie zueinander eine Bezugsspannungsquelle E mit vorgegebener Ausgangsspannung, deren einer Pol mit Masse verbunden ist, Schaltungselemente 22, deren elektrischer Widerstand sich mit Hilfe eines Anzeigekontaktes auf den Wert R einstellen läßt, einen Rechenverstärker 24, dessen einer Eingang an Masse gelegt ist, drei Komparationsblöcke 26, 2δ und 30, in denen sich der Spannungsvergleich mit einer Genauigkeit von 10$, 1% bzw. 0,l# vollzieht, und eine Auswahllogik 32. Die Schaltelemente 22 bestehen aus mehreren parallel zueinander geschalteten Widerständen. Der in seiner Größe einzustellende Widerstand vom Wert R kann mit Hilfe von Schaltern 34 und 36 zwischen den nicht an Masse liegenden Eingang und den Ausgang des Rechenverstärkers 24 geschaltet werden.

Jeder der drei Komparationsblöcke 26, 28 und 30 enthält zwei Eingänge 38 und 4o und drei Ausgänge 42, 44 und 46. Die Eingänge 38 sind an den Verbindungspunkt zwischen der Bezugsspannungsquelle E und den Schaltelementen 22, also an den nicht an Masse liegenden Pol der BezugsSpannungsquelle E angeschaltet. Die Eingänge 40 sind mit dem Ausgang des Rechenverstärkers 24 verbunden.

In jedem der Komparationsblöcke 26, 28 und 30 erscheint dann ein Ausgangssignal am ersten Ausgang 42, wenn der mit der für den jeweiligen Block zutreffenden Genauigkeit vorgenommene Vergleich ergibt, daß der Wert für R kleiner ist als der angezeigte Wert R , also die Beziehung R<R_A gilt.

10 j :■ ., i 2 6 0

In gleicher Weise erscheint ein Signal am dritten Ausgang 46 der Komparationsblöcke 26, 28 und 30, wenn der darin vorgenommene vergleich für die jeweilige Genauigkeit zeigt, daß der Wert für R größer ist als der für R , also die Beziehung gilt R> R„.

ο υ

Ein Ausgangssignal am zweiten Ausgang 44 zeigt, daß der Vergleich zwischen dem Wert für R und dem Wert für R in dem jeweiligen Komparationsblock 26, 28 oder 30 mit einer Genauigkeit von 10$ für den Komparationsblock 26, einer Genauigkeit von 1% für den Komparationsblock 28 und einer Genauigkeit von 0,1 % für den Komparationsblock 30 eine Gleichheit der beiden miteinander verglichenen Werte ergeben hat. Die jeweils ersten, zweiten und dritten Ausgänge 42, 44 bzw. 46 aller drei Komparationsblöcke 26, 28 und 30 sind miteinander verbunden.

In jedem Komparationsblock 26, 28, 30 liegt jeweils am Eingang 38 eine Spannung der Größe E, während an den Eingängen 40 jeweils, eine Spannung V - ER/R anliegt. Analysiert wird daher die Differenz Δ V = E - V.

In jedem Komparationsblock 26, 28 oder 30 wird die Spannungsdifferenz Δν mit einem Wert Δ V verglichen, der einen Schwellenwert darstellt, der von der in dem jeweiligen Komparationsblock 26, 28 oder 30 zu erreichenden Genauigkeit abhängt. Die drei Ausgänge 42, 44 und 46 sind in jedem Komparationsblock 26, 28 und 30 den nachstehenden Bedingungen zugeordnet:

Für den Ausgang 42 VxE - Δ V_Q

Für den Ausgang 46 V>E + ^V

Für den Ausgang 44 E - Δν <£ V ^ E + Δν

Der Ausgang 44 entspricht also je nach der zugehörigen Information Δ V einer Gabel von 10%, von 1% oder von 0,1$. Der Ausgang 46 ent-

1 O ι. Z ;■ C / 1 2 6 O

spricht der Verwerfung des einzustellenden Widerstandes, und der Ausgang 42 entspricht einer Vergrößerung von Ah, ₁ für den Wert ^hii ^{der wänrend des} vorangehenden elektrischen Impulses an den Enden des einzustellenden Widerstandes vom Werte R anliegenden Spannung. Gilt die Beziehung aV>ÄV , so legt man an die Enden des einzustellenden Widerstandes einen neuen elektrischen Impuls mit einer um den Wert Ah vergrößerten Spannung an. Gilt dagegen die Beziehung AV = ÄV_Q, so geht man zum nächsten 'Komparationsblock 26, 28 oder 50 über, was einer Vergrößerung der Genauigkeit entspricht, oder man schließt den Einstellvorgang ab, wenn die Genauigkeit bereits ausreichend ist.

Die bei der Einstellung des Widerstandes vom Werte R zu erzielende Genauigkeit wird über den Eingang 48 eines Anzeigekreises 50 angezeigt. Die drei Ausgänge 42, 44 und 46 der Komparationsblöcke 26, 28 und 50 sind mit den drei Eingängen R<R_A, R_A ^ R ^ R_ß und

R>R_n des Anzeigekreises 50 verbunden. Der Ausgang 52 des Anzeigers

kreises 50 entspricht dem Ende des Einstellvorganges, während der Ausgang ^k des Anzeigekreises 50 der Verwerfung des Widerstandes vom Werte R zugeordnet ist, eine Verwerfung, die nur dann erfolgt, wenn der Wert für R größer ist als der Wert für R„.

Die drei Ausgänge 42, 44 und 46 der drei Komparationsblöcke 26, und 50 sind außerdem mit den drei Eingängen der Auswahllogik 52 verbunden, die eine Auswahl eines der drei Komparationsblöcke 26, 28 und 50 in Abhängigkeit von dem logischen Zustand der drei Komparatorausgänge ermöglicht. Die Auswahllogik 32 besitzt drei Ausgänge, die mit drei Eingängen eines Netzes 56 aus zueinander parallelen Widerständen 58 verbunden sind. Die Widerstände 58 lassen sich über Relais 62 mit Signalen aus einem Taktgeber 60 speisen. Die Relais 62 werden zum einen durch die an den drei Ausgängen der Auswahllogik 32 abgegebenen logischen Signale und zum anderen durch den logischen Zustand geiteuert, der sich am An-

1 0 Ö 8 . .j / 12 60

zeigekontakt für den Anzeigekreis für den Wert R einstellt, wenn sich dieser in der Stellung i befindet. Die aus der Stellung des Anzeigekontaktes für die Anzeige des Wertes R in der Stellung i abgeleiteten logischen Signale werden an den Eingang 64 des Netzes 56 angelegt. An dem Ausgang des Taktgebers 60 ist ein Wähler 66 angeschlossen, der eine Auswahl der Dauer der Taktimpulse ermöglicht. Diese Impulsdauer kann beispielsweise 4 ms bei einer Impulsperiode von 10 ms betragen, so daß ein Zeitraum von 6 ms für die Messung des Wertes von R und die Steuerung des nächstfolgenden Impulses verbleibt. Zwischen den Ausgang des Wählers 66 und den Eingang des Netzes 56 ist ein Relais 68 eingefügt, das zum einen die an den Enden des einzustellenden Widerstandes vom Werte R liegenden Schalter 34 und 56 steuert und zumanderen die den Enden dieses Widerstandes in Abhängigkeit von der Stellung der Schalter 34 und 36 zugeführten Impulse synchronisiert. Der Ausgang des Netzes 56 aus den Widerständen 58 ist mit einem der beiden Eingänge eines an seinem anderen Eingang mit Masse verbundenen Rechenverstärkers 70 und mit einem KondSBator C verbunden. Der Kondensator C seinerseits liegt parallel zwischen dem nicht mit Masse verbundenen Eingang und dem Ausgang des Rechenverstärkers 70. Die Widerstände 58 und der Kondensator C bilden einen Integrator für die Taktimpulse, und am Ausgang 72 des Rechenverstärkers 70 erscheint eine treppenförmig ansteigende elektrische Spannung. Die Höhe der Treppenstufen ist umgekehrt proportional zu der Größe der parallel zueinander geschalteten Widerstände 58. Die Treppenstufenspannung ihrerseits steuert über einen Eingang 74 die Ausgangsspannung einer Spannungsquelle 76, welche die Spannungen Ah liefert. Der Ausgang der Spannungsquelle 76 ist mit dem Eingang einer Spannungsquelle 78 verbunden, die ihrerseits die Spannung h^. abgibt. Diese Spannung ist während der gesamten Dauer des Einstellzyklus konstant. Die Spannungsquelle 78 wird an ihrem Eingang 80 über ein.System gesteuert, dessen Innenwiderstand durch den Anaeigekontakt des Anzeigekreises für den Wert R_Q variiert wird. Der Ausgang der Spannungsquelle 78 kann über den Schalter 36 mit einem Ende des einzu-

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stellenden Widerstandes der Größe R verbunden werden, während das andere Ende dieses Widerstandes über den Schalter 34 auf Masse ge legt wird.

Ein Nullstellkreis 82, der am Ende eines Einstellzyklus über den Ausgang 52 des Anzeigekreises 50 für die gewünschte Genauigkeit angesteuert wird, ermöglicht ein Kurzschließen des Kondensators C damit eine Rückführung der Spannung Δ h auf den Wert Null.

Das Relais 68 kann ein Quecksilberrelais ε-ein, und der Taktgeber 60 kann unmittelbar aus einem üblichen Wechselstromnetz von 50 Hz gespeist werden.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform kann auch nur einen einzigen Komparationsblock 26, 28 oder JO enthalten, wobei dann der Vergleichswert ΔV jeweils am Ende einer Sequenz neu eingegeben wird.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Amplitude des ersten an den Widerstand vom Werte R angelegten elektrischen Impulses gleich einem von Null verschiedenen Wert h^.. Die Zunahme der Leistung dieser Impulse erfolgt linear mit einem Amplitudenzuwachs, der von der Genauigkeit abhängt, die bei der Einstellung des Wertes R erreicht wird. So liegt bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung für eine Genauigkeit bis zu 10 % die Zunahme der Impulsamplitude bei Δ h. ,, für eine Genauigkeit zwischen 10 % und 1 % bei Δ h. ₂ und für eine Genauigkeit zwischen 1 % und 0,1 $ bei Ah. -,. Man kann daher die Zunahme der Leistung der dem Widerstand der Größe R zugeführten elektrischen Impulse in ihrer Form als drei aufeinanderfolgende Rampenspannungsstufen betrachten.

108 8^C/ ί260

Die jetzt zu beschreibende zweite Ausführungsform der Erfindung ermöglicht im Vergleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die- Erzielung einer rascheren Einstellung des Wertes R mit einer mindestens gleichwertigen Genauigkeit und eine Berücksichtigung der elektrischen und geometrischen Eigenschaften des einzustellenden Widerstandes.

In Fig. 4, die sich auf diese zweite Ausführungsform der Erfindung bezieht, ist die Amplitude h von dem Widerstand der Größe R im Verlaufe der Zeit t nacheinander durchquerenden elektrischen Impulsen 100 von konstanter Breite dargestellt, und das Anwachsen der elektrischen Impulse 100 erfolgt während eines ersten Zeitabschnitts ausgehend von einer Amplitude Null bis zu einer Amplitude ηΔΐι = h ,. , linear, wobei die Amplitudenänderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen gleich Ah 1st, und der lineare Anstieg der elektrischen Impulse erfolgt während eines Zeitintervalls zwischen Null und t^ wobei der Zeitpunkt t^ derjenige ist, für den die Abweichung (R - R ) = £ oder gleich einem vorgegebenen Wert t ·, ist.. Dieser Wert £, stellt einen Prozentsatz der ursprünglichen Abweichung (R - R ) ~t_o ^vor Beginn der Widerstandseinstellung dar. Sodann setzt man £₂ = · t_Q» wobei χ eine Zahl bezeichnet, die den zur Zeit t- zu erreichenden Bruchteil des Zählers bestimmt. Beträgt beispielsweise χ = 20, so ist die Zeit t. diejenige, zu der die Abweichung £ während der Widerstandseinstellung kleiner oder gleich 20# der ursprünglichen Abweichung £ vor der Widerstandseinstellung ist. Die Wa?te für χ in Abhängigkeit von den Werten für £, werden in einen Speicher eingegeben. Im Verlaufe eines zweiten Abschnitts der Einstellung mit einer maximalen Zeitdauer t bleibt die Amplitude der elektrischen Impulse 100 konstant gleich h t ^. Liegt am Ende dieser ^.tdauer t die Abweichung (R - R) immer noch über der für die Widerstandseinstellung gewünschten Genauigkeit, so wird die Impulsamplitude ausgehend von dem Wert h ^ ₁ um eine Zuwachsamplitude von Ah' linear vergrößert.

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Man kommt so zu einem dritten Abschnitt der WHerstandseinstellung, der aber nur fakultativ ist, da im allgemeinen die Widerstandseinstellung im Verlaufe des zweiten Abschnitts genauer t mit der gewünschten Genauigkeit zu dem vorgegebenen Wert R führt. Die Folgefrequenz der elektrischen Impulse 100 ist während des ersten' Einstellabschnitts konstant, dagegen nimmt sie w.ährend des zweiten und des dritten Einstellabschnitts ab. Diese Abnahme der Folgefrequenz der Impulse wird in Abhängigkeit von der Abweichung £ festgelegt. Diese Arbeitsweise bietet im Vergleich zu der Betriebsweise bei der ersten Ausführungsform der Erfindung einige Vorteile.

Da nämlich während des ersten Abschnitts der Einstellung die Amplitude der elektrischen Impulse 100 ausgehend von dem Werte Null linear zunimmt, kann auf die Bestimmung der Amplitude tu. für den ersten der durch den Widerstand der Größe R hindurchgeschickten elektrischen Impulse verzichtet werden. Da außerdem der dritte Einsteilsabschnitt im allgemeinen nicht erforderlich ist und die Amplitude der elektrischen Impulse während des zweiten Einstellabschnitts konstant gleich h ^ ist, wird auch die Bestimmung der aufeinanderfolgenden Zuwachsraten ^h_1-1, ά ^_1-2 ^usw# unnötig. Außerdem ist bei der ersten Ausführungsform der Erfindung die Folgefrequenz der elektrischen Impulse konstant, während diese Folgefrequenz bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung während des zweiten und des dritten Einstellabschnitts abnimmt, was eine raschere Erreichung des einzustellenden Wertes R mit der angegebenen Genauigkeit ermöglicht.

Dieser letzte Vorteil läßt sich klar aus der Darstellung in Flg. 5 ersehen. In Fig. 5 ist die Abweichung £ während der Einstellung ausgedrückt in Prozentwerten in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, wobei für die Kurve A eine feste Folgefrequenz von 100 Hz, für die Kurve B eine solche von 50 Hz, für die Kurve C eine Folge-

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frequenz von 25 Hz und schließlich für die Kurve D eine im Verlaufe des Einstellvorgangs zwischen 100 und 25 Hz variable Frequenz angenommen ist. Für Fig. 5 ist die zu erreichende Gabel, d.h. die für den Wert R zu erreichende Genauigkeit, zwischen -1%q und +1^o angesetzt. Zunächst zeigt Fig. 5 klar, daß man mit einer konstanten Folgefrequenz von 100 Hz (Kurve A) den Wert R nicht mit der gewünschten Genauigkeit von - \%q einstellen kann. Eine konstante Folgefrequenz von 25 Hz (Kurve c) führt zu einer zu langen Einstellzeit. Durch eine Modulation der Folgefrequenz für die elektrischen Impulse (Kurve D) erhält man den Wert R mit der gewünschten Genauigkeit viel rascher als mit einer konstanten Folgefrequenz von 50 Hz (Kurve B). Die zweite Ausführungsform der Erfindung ermöglicht also eine wesentlich raschere Einstellung des Widerstandes mit der gewünschten Genauigkeit als die erste Aueführungsform.

Die in Fig. 6 als Blockschaltbild veranschaulichte zweite Ausführungsform der Erfindung enthält fünf Anzeigekreise 102, 104, 106, 108 und 110, von denen jeder einem von fünf nachstehend aufgeführten Parametern zugeordnet ist. So gehört zum Anzeigekreis 102 der Wert R , auf den der Widerstand am Ende des Einstellvorganges gebracht sein soll, zum Anzeigekreis 104 die für die Einstellung des Wertes R erzielbare Genauigkeit, zum Anzeigekreis 106 die Maximaldauer t für den zweiten Einstellabschnitt mit Zuführung von elektrischen Impulsen der konstanten Amplitude h^, zum Anzeigekreis 108 der Rächenwiderstand po für den einzustellenden Widerstand und zum Anzeigekreis 110 die Länge L des einzustellenden Widerstandes, die dessen geometrischen Parameter wiedergibt. Die Einführung der beiden letzten Parameter in die Widerstandseinstellung ist von besonderem Interesse, da sie eine Berücksichtigung der elektrischen und geometrischen Eigenschaften des einzustellenden Widerstandes ermöglicht. Dazu sei daran erinnert, daß der Wert R für einen Widerstand in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds ein Fall, der für Dünnschichtwiderstände erfüllt ist - durch die

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Beziehung

e.l

gegeben ist, in der ρ den spezifischen elektrischen Widerstand des Widerstandsmaterials, L die Länge des Widerstandes, e seine Dicke und 1 seine Breite bezeichnen. Definitionsgemäß ist der Flächenwiderstand ρ_σ = £ . Die Zuwachswerte£h und Ah¹ für die Amplitude der elektrischen Impulse, die den einzustellenden Widerstand durchqueren, werden einzig allein in Abhängigkeit von den Größen p_ und L gewählt und nicht in Abhängigkeit von der Abweichung £ .

Der auf den von dem Anzeigekreis 102 angezeigten Wert R einzustellende Widerstand der Größe R wird an einen der beiden Eingänge eines Komparators 112 für den Vergleich R und R_Q angeschlossen, und der einzustellende Wert R wird dem zweiten Eingang des Komparators 112 zugeführt. Der Komparator 112 kann beispielsweise als Meßbrücke nach Art einer Wheatstone'sehen Brücke ausgeführt sein, wobei einer der Brückenzweige die Größe R und ein anderer Brückenzweig die Größe R enthält. Der Komparator 112 liefert an seinem Ausgang ein Signal mit einer der Differenz (R-R ) proportionalen Amplitude. Diese Widerstandsabweichung ist vor der Einstellung des Widerstandes der Größe R gleich £ _Q - (R - R_Q)₀· Ein Speicher 114 liefert an seinem Ausgangein Signal für die Abweichung £., die einem bestimmten Prozentsatz der ursprünglichen Abweichung£_Q entspricht. Dazu enthält der Speicher 114 eine erste Stufe 116 für die Speicherung des Anfangswertes £ der Abweichung vor Beginn der Widerstandseinstellung, eine zweite Stufe 118 für die Speicherung der Werte χ als Punktion von*, wobei χ eine einen Bruchteil der anfänglichen Abweichung £ wiedergebende Zahl ist, und eine dritte Stufe 120 für die Speicherung der Größe ^₁= T75Ö""~ * ^ * Ein weiterer Komparator 122 für den Vergleich der Werte t und E, ist mit seinem einen Eingang an den Ausgang des Speichers 114 und

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mit seinem anderen Eingang an den Ausgang des !Comparators 112 angeschlossen und erhält von ersterem ein der Größe t-, entsprechendes Signal und von letzterem ein der Größe i entsprechendes Signal zugeführt. Der Komparator 122 besitzt drei Ausgänge, von denen jeder einem der drei für das Vergleichsergebnis möglichen Fälle £>£ ^, I = t ^ und S <t₁ entspricht. Der Vergleich der Werte R und R_Q wird jeweils nach Durchgang eines elektrischen Impulses durch den einzustellenden Widerstand vorgenommen. Ein Taktgeber 124, der hauptsächlich einen Generator 126 zum Erzeugen einer Taktfrequenz G (f) enthält, der entweder durch eine Steuerstufe 128 mit fester Frequenz oder durch eine Steuerstufe I50 mit durch die Größe t modulierter Frequenz gesteuert wird, besitzt drei Eingänge, nämlich einen ersten Eingang für die Steuerstufe 128 mit fester Frequenz, der an den Ausgang t >£, des Komparators 122 angeschlossen ist, und zwei weitere Eingänge, die gleichzeitig die Eingänge für die Steuerstufe IjX) mit modulierter Frequenz darstellen und von denen der eine mit dem Ausgang fc^i^ des Komparators 122 und der andere mit dem Ausgang des Komparators 112 für den Vergleich zwischen den Größen R und R angeschlossen ist, was eine Frequenzmodulation durch die Größe £ ermöglicht. Der Ausgang des Taktgebers 124 ist parallel mit den Eingängen von drei Impulsgeneratoren 132, 1J4 und 136 verbunden. Der Impulsgenerator 152 kommt während des ersten Einstellabschnitts zum Einsatz und liefert an seinem Ausgang Spannungsimpulse der Amplitude η .Ah, wobei η den n.-ten Impuls bezeichnet, der mit um Δ h wachsender Amplitude und konstanter Folgefrequenz während des ersten Einstellabschnitts durch den einzustellenden Widerstand geschickt wird. Der Impulsgenerator 134 kommt während des zweiten Einstellabschnitts zum Einsatz und liefert an seinem Ausgang Spannungsimpulse mit der konstanten Amplitude h£ ^ und einer in Abhängigkeit von dem Wert £ abnehmenden Folgefrequenz. Der Impulsgenerator 136 wird während des dritten und fakultativen Einstellabschnitts eingesetzt und liefert an seinem Ausgang Spannungsimpulse der Amplitude h /., + ρ Ah¹, wobei ρ den p.-ten während des dritten Einstellabschnitts abgegebenen Impuls

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undAh' die Amplitudenzunahme während dieses Einstellabschnitts bezeichnen. Weiter sind zwei Speicher I38 und I4o für die Speicherung der Größen /ih bzw. Ä,h' vorgesehen. Die beiden Speicher 138 und l4o sind ebenso wie die zweite Stufe II8 des Speichers 114 für die Speicherung der Werte χ interne Speicher, die dem Zugriff des Benutzers prinzipiell unzugänglich sind. Die Auswahl der Werte für Ah bzw. für Ah' erfolgt über zwei Wählstufen 142 bzw. 144. Die beiden Wählstufen 142 und 144 besitzen jeweils zwei Eingänge und werden dort von den Anzeigekreisen I08 für die Größe p_a bzw. 110 für die Größe L angesteuert. Der Ausgang der Wählstufe 142 für die Auswahl der Größe Ah ist mit einem der beiden Eingänge des Impulsgenerators 132 verbunden, dessen anderer Eingang an den Ausgang des Taktgebers 124 angeschlossen ist. Der Ausgang der Wählstufe 144 für die Auswahl der GrößeAh' ist über einen Generator 146, der an seinem Ausgang Impulse der Amplitude ρ .Ah' liefert, wobei ρ den p.-ten bezeichnet, mit einem der drei Eingänge des Impulsgenerators 136 verbunden. Von den beiden weiteren Eingängen des Impulsgenerators 136 ist der eine mit dem Ausgang des Taktgebers 124 und der andere mit dem Ausgang eines Speichers 148 verbunden, der die Größe h c ·, enthält, die außerdem dem Impulsgenerator 134 an einem seiner beiden Eingänge zugeführt wird. Der Impulsgenerator 136 wird nur dann in Betrieb genommen, wenn bei der Einstellung des Widerstandes der Größe R die angezeigte Genauigkeit nicht schon am Ende des zweiten Abschnitts der Dauer t erreicht ist. Zu diesem Zwecke ist der Anzeigekreis I06 für die Anzeige der maximalen Dauer t des zweiten Einstellabschnitts an einem

seiner beiden Eingänge mit einer Triggerstufe 150 verbunden, die den Generator 146 steuert. Der zweite Eingang der Triggerstufe 150 ist an den Ausgang eines Chronometers 152 angeschlossen, dessen Eingang wiederum mit dem Ausgang £= £_χ des Komparators 122 verbunden ist. Dieser Ausgang des Komparators 122 ist außerdem einerseits mit einem der beiden Eingänge des die Größe h , ₁ enthaltenden Speichers 148 und andererseits mit einem Eingang I54 einer Auswahlstufe 156 für die Auswahl eines der drei Impulsgeneratoren 132,

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Ij54 und 1^6 verbunden. Über diesen Eingang 154 wird der Impulsgenerator 134 in Betrieb gesetzt, während ein weiterer Eingang die Inbetriebnahme des Impulsgena?ators 1J2 veranlaßt und für die Inbetriebnahme des Impulsgenerators Ij56 ein dritter Eingang I60 der Auswahlstufe 156 vorgesehen ist. Der Ausgang der Auswahlstufe 156' ist mit einem Leistungsverstärker l62 verbunden, der die elektrischen Impulse liefert, die den einzustellenden Widerstand der Größe R durchqueren. Der Ausgangdes Leistungsverstärkers 162 ist außerdem mit dem zweiten Eingang des Speichers 148 für die Speicherung der Amplitude h .. , verbunden, wobei die Aufnahme des Wertes h , , in den Speicher 148 durch den Ausgang £ = 6-, des Komparators 122 gesteuert wird. Ein Komparator 164 vergleicht die Größe £ mit der im Anzeigekreis 104 angezeigten Genauigkeit. Der Komparator 164 ist einerseits mit einer Arretier- und Rückstellstufe 166 der Einstellvorrichtung und andererseits mit einer Verwerfungsstufe 168 für die Verwerfung des einzustellenden Widerstandes verbunden. Abgesehen von der- Speicherstufe II8 und den Speichern 138 und I4o halten alle Speicher und Speicherstufen die ihnen zugeführten Informationen nur während eines Sinstellzyklus fest. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Anzeigekreis ermöglicht die Einführung eines vorab wählbaren Maximalwertes für die Gesamtzeit für die Einstellung, die alle drei Einstellabschnitte umfaßt. Dieser Anzeigekreis kann am Beginn des Einstellvorganges einen Taktgeber triggern, der seinerseits am Ende der vorgegebenen Gesamtzeit die Verwerfungsstufe I68 ansteuert.

Als Beispiel für die Erläuterung der Betriebsweise der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung seien ein einzustellender Wert R = 10000 Ohm, ein Ausgangswert für den einzustellenden Widerstand R = 9500 0hm und eine von dem Anzeigekreis 104 angezeigte Genauigkeit von 0,1 % angenommen. Sobald diese Genauigkeit und die Größen für R_Q, t_Q, p_D und L angezeigt sind und der einzustellende Widerstand mit dem Komparator 112 verbunden ist, so zeigt dieser einen Wertέ = £ - 500 0hm. Die Speicherstufe II8

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liefert einen der Größe £ _o entsprechenden Wert χ von beispielsweise 80, woraus sich

ti berechnet zu L -, - £, = 4oO Ohm.

Dieser Wert t, = 400 Ohm wird in den Speicher 120 eingegeben und steht für den Komparator 122 zur Verfügung. Die Auswahl der Größen Ah und Ah' für die Speicher erfolgt über die Auswahlstufen 142 und 144, und diese Werte stehen dann den entsprechenden Impulsgeneratoren 152, 134 und 156 zur Verfügung. Für das Illustrationsbeispiel seien ^h = 1 V undAh' = Oj 1 V angenommen. Am Beginn des Einstellvorganges liefert der Taktgeber 124 über die Steuerstufe 128 eine feste Frequenz von beispielsweise 100 Hz. Die Auswahlstufe 156 für die Auswahl der Impulsgeneratoren stellt dann die Verbindung zum Ausgang des Impulsgenerators 1J2 her. Dieser wird damit getriggert, und man erhält für den einzustellenden Widerstand über den Leistungsverstärker l62 eine Impulsfolge mit linear ansteigender Amplitude, wobei die Amplitude zwischen zwei aufeinanderfolgenden Amplituden um einen Zuwachs Ah von 1 V zunimmt. Sobald die Abweichung £ den Wert £, annimmt, was bei dem gewählten Beispiel einen Wert R = 9000 Ohm bedeutet, gibt der Komparator 122 für den Vergleich von £und £₁ an seinem Ausgang £ = t^ ein Signal ab. Dieses Signal veranlaßt die Speicherung des letzten vom Impulsgenerator 132 abgegebenen Impulses, also beispielsweise die Speicherung eines Impulses η Ah = h * , = 100 V. Über den Ausgang £= £. des Komparators 122 wird eine Verbindung der Auswahlstufe 156 mit dem Ausgang des Impulsgenerators 134 für Impulse der konstanten Amplitude h ., = 100 V hergestellt. Die FoIgeSequenz für diese Impulse ist nicht mehr konstant, sondern ändert sich als Funktion der Abweichung I, bei dem gewählten Beispiel von 100 Hz für E- E₁ zu 5 Hz für = der angezeigten Genauigkeit, wobei diese letzte Frequenz nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit variiert. Der Ausgang £= £. des Komparaotrs 122 veranlaßt außerdem die Triggerung des Chronometers 152 für die Bestimmung der Zeitdauer des zweiten Einstellabschnitts. Ist am Ende der im Anzeigekreis

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angezeigten Zeitdauer t die Abweichung £ immer noch größer als die im Anzeigekreis lo4 angezeigte Genauigkeit, so wird über die Triggerstufe Ί50 die Auswahlstufe I56 mit dem Ausgang des Impulsgenerators 136 für die Abgabe von Impulsen der Amplitude h _f . + P^h', also von 100 V + ρ . 0,1 V, verbunden, und gleichzeitig wird der Generator 146 für die Impulse pAh' angesteuert. Die gesamte Anordnung arbeitet dann ohne Begrenzung hinsichtlich der Gesamtzeit für den Einstellvorgang so lange, bis die festgestellte Abweichung innerhalb der gewünschten Genauigkeitsspanne von * 1% für die Widerstandseinstellung liegt. Sodann triggert der Komparator 164 die Arretier- undRücksteilstufe 166, die Ihrerseits die gesamte Anordnung anhält und auf Null zurückstellt. Die feste Frequenz von 100 Hz am Beginn der Einstellung ermöglicht einen Zeitgewinn für die Dauer der Einstellung, während die geringe Frequenz von 5 Hz am Ende der WiderstandseinslBllung eine ausgezeichnete Genauigkeit für die Widerstandseinstellung ergibt, da dann die den einzustellenden Widerstand durchlaufenden elektrischen Impulse diesen nur sehr schwach aufheizen.

Die vier Impulsgeneratoren 152, 134, 136 und 146 sowie die Auswahl» stufe 156 für die Auswahl dieser Generatoren und der Speieher für die Speicherung der Größe h _gχ und ggf. der Leistungsverstärker 162 können in ihrem Betriebe in einem Speiseprogramm zusammengefaßt werden. Die Einspeicherung des Wertes h^ läßt sich dann durch einfaches Blockieren des Speiseprogramms auf dem Ausgangsniveau h erzielen.

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Claims

Patentansprüche

\.JVorrichtung zum Einstellen der Größe R eines Widerstandes .uf einen vorgegebenen Wert R , bei der die Änderung der Größe R durch Oxydation des Widerstandes mittels Durchgangs einer Folge elektrischer Impulse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Anzeigekreise (2 und 4), von denen der eine (2) den vorgegebenen Wert R_Q und der andere (4) die für die Einstellung der Größe R gewünschte Genauigkeit anzeigt, einen Komparator (6) mit zwei Eingängen, von_vdenen der eine mit zwei Anschlußklemmen (8 und 10) an den einzustellenden Widerstand und der andere an den Anzeigekreis (2) für den vorgegebenen Wert R anschließbar ist, zum Vergleichen der Größe R mit dem Wert R , einen mit seinem Eingang an den Ausgang des Komparators (6) angeschlossenen Steuerspeicher (12), der zum einen die einen Anfangswert Null einschließende Leistung des ersten elektrischen Impulses und zum anderen den Anstieg der Impulsleistung bestimmt, einen eingangsseitig an den Ausgang des Steuerspeichers (12) angeschlossenen und ausgangsseitig mit mindestens einem Ende des Widerstandes verbindbaren Impulsgenerator (14) zum Erzeugen der elektrischen Impulse, einen mit dem Impulsgenerator (14) verbundenen Taktgeber (20) zum Auswählen der Polgefrequenz und der Impulsbreite auf halber Höhe der Impulse und einen Umschalter (13) enthält, der die Enden des Widerstandes abwechselnd mit dem einen Eingang (8, 10) des Komparators (6) und dem Ausgang (16, 18) des Impulsgenerators (14) verbindet (Pig. l).
2. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

DfMy(7)

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der Komparator (6) eine mit einem Pol an Masse liegende Bezugsspannungsquelle (E), Schaltelemente (22) mit mittels eines Anzeigekontaktes auf den vorgegebenen Wert R einstellbarem elektrischem Widerstand, einen mit einem seiner Eingänge an Masse gelegten Rechenverstärker (24), dem der einzustellende Widerstand zwischen seinem nicht an Masse liegenden Eingang und seinem Ausgang parallelschaltbar ist und der mit der BezugsSpannungsquelle (E) und den in ihrem Widerstand einstellbaren Schaltelementen (22) eine Serienschaltung bildet, η parallel zueinander angeordnete Komparationsblöcke (26, 28, 30) mit vorgegebener und von Block zu Block verschiedener Genauigkeit, je zwei Eingängen (38, 4o), von denen jeweils der erste (38) unmittelbar mit dem nicht an Masse liegenden Pol der Bezugsspannungsquelle (E) und der zweite mit dem Ausgang des Rechenverstärkers (24) verbunden ist, und je drei Ausgängen (42, 44, 46), von denen jeweils der erste (42) und der dritte (46) ein Signal führen, wenn die Größe R des einzustellenden Widerstandes in den Grenzen der Genauigkeit des jeweiligen Blockes (26, 28, 30) kleiner bzw. größer ist als der vorgegebene Wert R_Q, der zweite (44) dagegen dann, wenn die Größe R innerhalb der jeweiligen Genauigkeit mit dem vorgegebenen Wert R übereinstimmt, und eine an die Ausgänge (42, 44, 46) der Komparationsblöcke (26, 28, 30) angeschlossene Auswahllogik (32) mit drei Ausgängen für die Auswahl jeweils eines Komparatorausganges enthält und daß der Anzeigekreis (2) für den vorgegebenen Wert R , der Steuerspeicher 12 und der Impulsgenerator (14) ein Netz (56) aus über einerseits von den drei Ausgängen der Auswahllogik (32) und andererseits vom Anzeigekontakt der Schaltelemente (22) für die Anzeige des Wertes R_Q bei in dem Rang i der höchsten Dekade dieses Wertes R entsprechen-

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der Stellung des Anzeigekrontaktes ansteuerbare Relais (62) durch einen Taktgeber (60) speisbaren Widerständen (58), einen Rechenverstärker (70) und einen parallel dazu am Ausgang des Netzes (56) aus den Widerständen (58) liegenden Kondensator (C), die gemeinsam einen Integrator für die Integration der Taktimpulse aus dem Taktgeber (βθ) und die Abgabe einer Treppenstufenspannung bilden, und zwei in Serie geschaltete Spannungsquellen (76 und 78) aufweisen, von denen die erste (76) durch die Treppenstufenspannung am Ausgang des Rechenverstärkers (70) steuerbar ist und die zweite (78) ausgangsseitig mit einem der beiden Enden des dann mit seinem anderen Ende an Masse liegenden einzustellenden Widerstandes verbindbar und durch den Anzeigekontakt für die Anzeige des Wertes R steuerbar ist (Fig. 3)·
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (13) als Relais mit zwei Schaltern (34 und 36) ausgeführt ist (Fig. 3).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß die für die jeden der Komparationsblöcke (26, 28, 30) geltende Genauigkeit für den Widerstandsvergleich in Form einer der jeweiligen Genauigkeit proportionalen Spannungsdifferenz h V in den jeweiligen Komparationsblock (26, 28, 30) einführbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der den einzustellenden Widerstand der Größe R durchquerenden elektrischen Impulse während eines ersten Einstellabschnitts mit einem Amplitudenzuwachs fr h, der zum einen vom Flächenwiderstand und zum anderen von einem die

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Geometrie des einzustellenden Widerstandes bestimmenden Parameter abhängt, ausgehend vom Werte Null bis zu einem Werte h r ρ für den die Abweichung £ = (R - R ) während der Widerstandseinstellung gleich einem vorgegebenen Bruchteil £ ^ der ursprünglichen Abweichung g - (R - R_o)_o wird, linear zunimmt, während eines zweiten Abschnitts mit einer maximalen Dauer t bei dem konstanten Wert h _c, bleibt und

O Ci-L

in einem dritten und fakultativen, nur bei Nichterreichung der gewünschten Genauigkeit für die Widerstandseinstellung während des zweiten EinstelJcbschnitts auftretenden Einstellabschnitts wiederum mit einem Amplitudenzuwachs von A.h' linear zu nimmt, wobei die Folgefrequenz der Impulse während des ersten EinstelläDSchnitts konstant ist, während des zweiten und des dritten Einstellabschnitts dagegen in Abhängigkeit von der Abweichung £ des jeweils nach Durchgang eines Impulses gemessenen Werte R für den einzustellenden Widerstand von dem einzustellenden Wert R abnimmt (Fig. 4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß sie fünf Anzeigekreise (102, 1θ4, 106, 108 und 110), von denen der erste (102) dem durch die Widerstandseinstellung zu erreichenden Wert R , der zweite (104) der bei der Widerstandseinstellung einzuhaltenden Genauigkeit, der dritte (106) der Maximaldauer t für den zweiten Einstel3ä>schnitt, der vierte (1θ8) dem Flächenwiderstand ^a und der fünfte (110) dem für die Geometrie des einzustellenden Widerstandes charakteristischen Parameter L zugeordnet ist, eine Speicherstufe (116) für die Speicheiuig des Anfangswertes £ der Widerstandsabweichung vor Beginn der Widerstandeeinstellung, eine Speicherstufe (120) für die Speicherung der einen Bruchteil des Anfangswertes t der Widerstandsabweichung entsprechenden Abweichung E₁, einen Speicher (158) für die Zunahme Ah der

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ImpulSamplitude während des ersten Einstellabschnitts, einen Speicher (l4o) für die Speicherung der Zunahme ft h¹ der Impulsamplitude während des dritten Einstellabschnitts und einen Speicher (148) für die Speicherung der Impulsamplitude h c ^ während des zweiten Einstellabschnitts, einen Komparator (112) zum Vergleichen der Größe R mit dem einzustellenden Wert R und zum Gewinnen des Anfangswertes £ der Widerstandsabweichung für deren Einspeisung in die Speicherstufe (120) und später der laufenden Widerstandsabweichung Bt einen Komparator (122) zum Vergleichen der Widerstandsabweichungen £ und £ -, mit zwei Eingängen, von denen der eine mit der Speicherstufe (120) für die Widerstandsabweichung £, und der andere mit dem Ausgang des Komparators (112) für den Vergleich von R und R_Q angeschlossen ist, und mit drei Ausgängen, von denen jeder einem der drei für das Vergleichsergebnis möglichen Fälle ε>έ^,Ε = £i und fc-^r E-, entspricht, drei jeweils während eines der drei Einstellabschnitte wirksame Impulsgeneratoren (132, 134 und Ij5ö), von denen der erste (132) elektrische Impulse mit jeweils um den Zuwachs h h linear anwachsender Amplitude η U, der zweite (13²O elektrische Impulse mit konstanter Amplitude hg^ und der dritte (Ij56) elektrische impulse mit jeweils um den Zuwachskh' linear anwachsender Amplitude h g _l + pAh' abgibt, eine Auswahlstufe (156) für die Auswahl des in Betrieb zu nehmenden Impulsgenerators (132, 1^4 oder 136), zwei mit dem ersten (132) bzw. mit dem dritten (136) Impulsgenerator verbundene und ihrerseits an zwei Eingängen von den vierten und fünften Anzeigekreisen (I08 und 110) ansteuerbare Wählstufen (142 und 144) für die Auswahl der Amplitudenzunahme ü h bzw. k h', eine dem dritten Impulsgenerator (136) betreibende Triggerstufe (I50) mit zwei an ein Chronometer (152) bzw. an den dritten Anzeigekreis (106)

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angeschlossenen Eingängen, einen Taktgeber (124) für den Betrieb einerseits des ersten Impulsgenerators (132) mit fester Folgefrequenz und andererseits des zweiten und des dritten Impulsgenerators (134 und 136) mit durch die Widerstandsabweichung £ modulierter Folgefrequenz und einen Komparator (164) zum Vergleichen der Widerstandsabweichung 6 mit der gewünschten Genauigkeit enthält, der mit einem Eingang an den zweiten Anzeigekreis (104) für die Genauigkeit und mit einem zweiten Eingang an den Komparator (112) von Vergleichen der Größe R mit dem Wert R angeschlossen ist und über einen ersten Ausgang eine Arretier- und Rückstellstufe (166) und über einen zweiten Ausgang eine Verwertungsstufe (168) zum Verwerten des einzustellenden Widerstandes steuert.

J. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Impulsgeneratoren (132, 134 und I36) für die drei Einstellabschnitte, die Auswahlstufe (I56) für ihre Auswahl und der Speicher (148) für die Speicherung der konstanten Impulsamplitude £ h C₁ im zweiten Einstellabschnitt betriebsmäßig in einem gemeinsamen Speiseprogramm zusammengefaßt sind.

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