RU2036522C1

RU2036522C1 - Device for tuning resistors

Info

Publication number: RU2036522C1
Authority: RU
Inventors: М.Н. Пиганов; Г.П. Шопин; В.К. Буянов; Н.И. Буров; А.Ю. Самсонов
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: film resistors. SUBSTANCE: device has vibrator, low-frequency oscillator which is connected to vibrator, generators of envelope flame pulses. These generators are connected to working electrode. In addition device has base support which serves for attaching resistor to be tuned, resistance meter, reference voltage source, comparison unit which first input is connected to output of reference voltage source. second input of comparison unit is connected to output of resistance meter. In addition device has analog-to-digital converter, which input is connected to output of comparison unit, AND gates. first input of each AND gate is connected to corresponding output of analog-to-digital converter, and output of each AND gate is connected to input of corresponding generator of envelope flame pulses. In addition device has shift register, which outputs are connected to second inputs of corresponding AND gate, multivibrator which output is connected to control input of resistance meter. Additional AND gate, which first input is connected to output of multivibrator and which output is connected to input of shift register, and NOR gate, which input is connected to output of corresponding AND gate and which output is connected to second input of additional AND gate, are introduced to accomplish the goal of invention. EFFECT: increased precision and stability of resistor characteristics. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано при изготовлении пленочных резисторов. The invention relates to the technology of micro-miniaturization of electronic equipment and can be used in the manufacture of film resistors.

Известно устройство для подгонки пленочных резисторов [1] содержащее генератор факельного разряда, рабочий и вспомогательный электроды, соединенные соответственно с первым и вторым выходами генератора факельного разряда, и катушку индуктивности, выполненную в виде половины однополюсного гиперболоида и включенную между первым выходом генератора и рабочим электродом. Это устройство позволяет удалить часть резисторного слоя с помощью факельного разряда. A device for fitting film resistors [1] comprising a flare generator, a working and auxiliary electrodes connected respectively to the first and second outputs of the flare generator, and an inductor made in the form of half a unipolar hyperboloid and connected between the first output of the generator and the working electrode. This device allows you to remove part of the resistor layer using a flare.

Недостатками известного устройства являются низкие точность и воспроизводимость параметров резисторов, что обусловлено неконтролируемым выжиганием резистора около электрода. The disadvantages of the known device are low accuracy and reproducibility of the parameters of the resistors, which is due to uncontrolled burning of the resistor near the electrode.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подгонки резисторов [2] содержащее генератор низкой частоты, к выходу которого подключен вибратор, рабочий электрод, закрепленный на подвижной части вибратора, генератор факельного разряда, к выходу которого подключен рабочий электрод, подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, измеритель сопротивления, подключенный входом к подгоняемому резистору, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу блока сравнения, а каждым из выходов к входу одноименного элемента И, цифроаналоговый преобразователь, каждый вход которого связан с выходом одноименного элемента И, линеаризатор, подключенный входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а выходом к первому входу генератора факельного разpяда, блок управления, связанный первыми n выходами с вторыми входами одноименных элементов И и последующими выходами соответственно с управляющим входом измерителя сопротивления и управляющими входами генератора низкой частоты и генератора факельного разряда. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a device for fitting resistors [2] containing a low-frequency generator, the output of which is connected to a vibrator, a working electrode mounted on the movable part of the vibrator, a flare generator, to the output of which is connected a working electrode, substrate holder for mounting a customized resistor, a resistance meter connected to an adjustable resistor by an input, a voltage reference source, a comparison unit connected by the first and second the input inputs with the outputs of the reference voltage source and resistance meter, respectively, an analog-to-digital converter connected by an input to the output of the comparison unit, and by each of the outputs to the input of the same element AND, a digital-to-analog converter, each input of which is connected to the output of the same element And, linearizer connected the input to the output of the digital-to-analog converter, and the output to the first input of the flare generator, a control unit connected by the first n outputs to the second inputs of the same element entov And subsequent outputs, respectively, with the control input of the resistance meter and the control inputs of the low-frequency generator and the torch generator.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокие точность и воспроизводимость параметров резисторов, что обусловлено неподгонкой его к номиналу вследствие нестабильности уровней мощности факельных разрядов и неоднородности материала подгоняемого резистора для различных уровней мощности факельного разряда. The disadvantages of the known device include the low accuracy and reproducibility of the parameters of the resistors, which is due to its non-fit to the nominal value due to the instability of the power levels of the flare discharges and the inhomogeneity of the material of the adjustable resistor for different power levels of the flare.

Цель изобретения повышение точности и воспроизводимости параметров резисторов. The purpose of the invention is improving the accuracy and reproducibility of resistor parameters.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для подгонки резисторов, содержащее генератор низкой частоты, к выходу которого подключен вибратор, рабочий электрод, закрепленный на подвижной части вибратора, генераторы факельного разряда, выходы которых связаны с рабочим электродом, подложкодержатель для крепления подгоняемого резистора, имеющего периодический контакт с рабочим электродом, измеритель сопротивления, подключенный сигнальным входом к подгоняемому резистору, источник опорного напряжения, блок сравнения, связанный первым и вторым входами с выходами соответственно источника опорного напряжения и измерителя сопротивления, аналого-цифровой преобразователь, подключенный сигнальным входом к выходу блока сравнения, элементы И, первый вход каждого из которых подключен к одноименному выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход каждого элемента И связан с первым входом одноименного генератора факельного разряда, блок управления, имеющий мультивибратор и регистр сдвига, связанный каждым из выходов с вторым входом одноименного элемента И, выход мультивибратора связан с управляющим входом измерителя сопротивления, синхронизирующим входом аналого-цифрового преобразователя, вторыми входами генератора факельного разряда и управляющим входом генератора низкой частоты, введен элемент ИЛИ-НЕ, каждый вход которого связан с выходом одноименного элемента И, а в блок управления дополнительно введен элемент И, связанный первым входом с выходом мультивибратора, вторым входом с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а выходом с входом регистра сдвига. This goal is achieved by the fact that in the device for fitting resistors containing a low-frequency generator, the output of which is connected to a vibrator, a working electrode mounted on the movable part of the vibrator, flare generators, the outputs of which are connected to the working electrode, a substrate holder for attaching an adjustable resistor having periodic contact with the working electrode, a resistance meter connected by a signal input to a customized resistor, a reference voltage source, a comparison unit, connected the first and second inputs with outputs respectively of the reference voltage source and resistance meter, an analog-to-digital converter connected by a signal input to the output of the comparison unit, AND elements, the first input of each of which is connected to the analog-to-digital converter output of the same name, and the output of each AND element is connected with the first input of the torch discharge generator of the same name, a control unit having a multivibrator and a shift register connected by each of the outputs to the second input of the element of the same name And the output is mu Vibrator is connected to the control input of the resistance meter, the clock input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the flare generator and the control input of the low-frequency generator, an OR-NOT element is introduced, each input of which is connected to the output of the same AND element, and an element is additionally introduced into the control unit And, connected by the first input with the output of the multivibrator, the second input with the output of the OR-NOT element, and the output with the input of the shift register.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения 1, блок сравнения 2, измеритель сопротивления 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, регистр сдвига 5, дополнительный элемент И 6, мультивибратор 7, элементы И 8-1. 8-n, элемент ИЛИ-НЕ 9, вибратор 10, рабочий электрод 11, подгоняемый резистор 12, подложкодержатель 13, генераторы 14-1.14-n факельного разряда, генератор 15 низкой частоты, блок управления 16. The device contains a source 1 of a reference voltage 1, a comparison unit 2, a resistance meter 3, an analog-to-digital converter (ADC) 4, a shift register 5, an additional element And 6, a multivibrator 7, elements And 8-1. 8-n, OR-NOT element 9, vibrator 10, working electrode 11, adjustable resistor 12, substrate holder 13, flare generators 14-1.14-n, low-frequency generator 15, control unit 16.

Измеритель сопротивления 3 подключен сигнальным входом к подгоняемому резистору 12, закрепленному на подложкодержателе 13. Блок сравнения 2 связан первым и вторым входами с выходами соответственно источника 1 опорного напряжения и измерителя сопротивления 3. АЦП 4 подключен сигнальным входом к выходу блока сравнения 2. Первый вход каждого из элементов И 8-1.8-n подключен к одноименному выходу АЦП 4. Второй вход каждого из элементов И 8-1. 8-n подключен к одноименному выходу регистра сдвига 5 блока управления 16. Выход каждого из элементов И 8-1.8-n подключен к первому входу одноименного генератора факельного разряда и к одноименному входу элемента ИЛИ-НЕ 9. Выходы генераторов факельного разряда 14-1.14-n связаны с рабочим электродом 11, закрепленным на подвижной части вибратора 10. Вход вибратора 10 подключен к выходу генератора 15 низкой частоты. Мультивибратор 7 блока управления 16 подключен выходом к управляющему входу измерителя сопротивления 3, синхронизирующему входу АЦП 4, первому входу дополнительного элемента И 6 (блока управления 16), входу генератора 15 низкой частоты и вторым входам генераторов 14-1.14-n факельного разряда. Дополнительный элемент И 6 блока управления 16 подключен вторым входом к выходу элемента ИЛИ-НЕ 9, а выходом к входу генератора сдвига 5. The resistance meter 3 is connected by a signal input to a customized resistor 12 mounted on the substrate holder 13. The comparison unit 2 is connected by the first and second inputs to the outputs of the reference voltage source 1 and resistance meter 3, respectively. The ADC 4 is connected by the signal input to the output of the comparison unit 2. The first input of each of the elements And 8-1.8-n is connected to the same output of the ADC 4. The second input of each of the elements And 8-1. 8-n is connected to the output of the shift register 5 of the control unit of the same name 16. The output of each of the And 8-1.8-n elements is connected to the first input of the torch discharge generator of the same name and to the input of the same name OR-NOT 9. The outputs of the torch generators 14-1.14- n are connected to the working electrode 11 mounted on the movable part of the vibrator 10. The input of the vibrator 10 is connected to the output of the low frequency generator 15. The multivibrator 7 of the control unit 16 is connected by the output to the control input of the resistance meter 3, the synchronizing input of the ADC 4, the first input of the additional element And 6 (control unit 16), the input of the low frequency generator 15 and the second inputs of the torch discharge generators 14-1.14-n. An additional element And 6 of the control unit 16 is connected by the second input to the output of the element OR NOT 9, and by the output to the input of the shift generator 5.

Устройство работает по двухтактной схеме следующим образом. The device operates in a push-pull circuit as follows.

В течение первого такта с помощью измерителя сопротивления 3 измеряется сопротивление подгоняемого резистора 12. При этом измеритель 3 формирует постоянное напряжение, пропорциональное этому сопротивлению, которое сохраняется на протяжении двух тактов. Команда об измерении значения подгоняемого резистора и поддержание неизменным полученного уровня выходного напряжения измерителя сопротивления 3 подается от мультивибратора 7. Его выходные сигналы имеют прямоугольную форму. При "нулевых" уровнях этих импульсов (первый такт) в устройстве для подгонки резисторов происходит измерение сопротивления подгоняемого резистора 12 и формирование пропорцио- нального ему выходного напряжения измерителя 3. Вместе оба эти процесса занимают незначительную часть первого такта, поэтому большая часть первого такта и весь второй такт (т.е. практически два такта) на выходе измерителя сопротивления 3 поддерживается сформированное постоянное напряжение. Измеритель сопротивления 3, формирующий напряжение, пропорциональное величине сопротивления, может быть реализован на базе мостовой схемы или готового цифрового измерителя сопротивления. During the first cycle, using the resistance meter 3, the resistance of the adjustable resistor 12 is measured. In this case, the meter 3 generates a constant voltage proportional to this resistance, which is maintained for two cycles. The command about measuring the value of the adjustable resistor and keeping the received level of the output voltage of the resistance meter 3 constant is given from the multivibrator 7. Its output signals have a rectangular shape. At "zero" levels of these pulses (the first cycle) in the device for fitting resistors, the resistance of the adjustable resistor 12 is measured and the output voltage of the meter 3 proportional to it is formed. Together, both of these processes occupy an insignificant part of the first cycle, therefore most of the first cycle and the whole the second cycle (i.e., almost two cycles) at the output of the resistance meter 3, the generated constant voltage is maintained. Resistance meter 3, which generates a voltage proportional to the resistance value, can be implemented on the basis of a bridge circuit or a finished digital resistance meter.

В блоке сравнения 2, реализованном на базе вычитателя напряжения, определяется разность выходных напряжений измерителя сопротивления 3 и источника 1 опорного напряжения (последнее пропорционально предельному значению сопротивления подгоняемого резистора). АЦП 4 формирует цифровой код, пропорциональный его входному напряжению (разностному сигналу на выходе блока сравнения 2). АЦП 4 содержит n разрядов, причем "вес" каждого последующего разряда, начиная со второго, меньше предыдущего в два раза. Синхронизация АЦП 4 осуществляется нулевым уровнем сигнала мультивибратора 7. In the comparison unit 2, based on the voltage subtractor, the difference between the output voltages of the resistance meter 3 and the reference voltage source 1 is determined (the latter is proportional to the limit value of the resistance of the adjustable resistor). ADC 4 generates a digital code proportional to its input voltage (differential signal at the output of comparator 2). ADC 4 contains n bits, with the “weight” of each subsequent bit, starting from the second, two times less than the previous one. The ADC 4 is synchronized by the zero signal level of the multivibrator 7.

В первоначальный момент работы устройства для подгонки резисторов на первом выходе регистра сдвига формируется логическая "1", которая поступает на второй вход элемента И 8-1, пропуская тем самым на выход элемента И 8-1 сигнал, содержащийся на первом выходе АЦП 4. Если выходной сигнал элемента И 8-1 есть логическая "1", то в течение второго такта по команде от мультивибратора 7 с выхода генератора 14-1 факельного разряда на рабочий электрод 11 подается энергия, пропорциональная "весу" первого разряда АЦП 4. С выхода генератора 15 низкой частоты синусоидальное напряжение поступает на вибратор 10, вследствие чего рабочий электрод 11, закрепленный на его подвижной части, совершает колебания вдоль оси. Рабочий электрод 11 периодически контактирует с подгоняемым резистором 12, находящимся на подложке 13. В результате между рабочим электродом 11 и подгоняемым резистором 12 возникает факельно-дуговой разряд, что приводит к испарению материала резистора (и увеличению его сопротивления). Если выходной сигнал элемента И 8-1 есть логический "0", то включение генератора 14-1 факельного разряда не производится. At the initial moment of operation of the device for fitting resistors, a logical "1" is formed at the first output of the shift register, which is fed to the second input of the And 8-1 element, thereby passing to the output of the And 8-1 element the signal contained at the first output of the ADC 4. If the output signal of the And 8-1 element is a logical "1", then during the second cycle, on a command from the multivibrator 7, from the output of the torch discharge generator 14-1 to the working electrode 11, energy is proportional to the "weight" of the first discharge of the ADC 4. From the generator output 15 low frequency sine waves cial voltage supplied to the vibrator 10, whereby the working electrode 11, mounted on its movable part, along the axis oscillates. The working electrode 11 periodically contacts with a customized resistor 12 located on the substrate 13. As a result, a torch-arc discharge occurs between the working electrode 11 and the adjustable resistor 12, which leads to the evaporation of the resistor material (and increase of its resistance). If the output signal of the element And 8-1 is a logical "0", then the inclusion of the generator 14-1 torch discharge is not performed.

Если имело место включение первого генератора 14-1 факельного разряда, то при новом цикле контроля величины сопротивления подгоняемого резистора 12 установкой "нулевого" уровня мультивибратора 7 производится синхронизация АЦП 4. На выходах АЦП 4 формируется цифровой код, пропорциональный новому входному напряжению, обусловленному изменением сопротивления подгоняемого резистора 12. If the first generator 14-1 of the torch discharge was turned on, then with a new control cycle of the resistance value of the adjustable resistor 12, the “zero” level of the multivibrator 7 is synchronized with the ADC 4. At the outputs of the ADC 4, a digital code is generated proportional to the new input voltage due to the change in resistance customized resistor 12.

В ряде случаев, вызванных нестабильностью уровня мощности генератора факельного разряда и неоднородностью материала подгоняемого резистора для разных уровней мощности факельного разряда, на первом выходе АЦП 4 вновь формируется логическая "1", означающая необходимость подгонки резистора 12 с помощью того же генератора факельного разряда (14-1). В этом случае на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется логический "0", запрещающий перемещение логической "1" на выходе регистра сдвига 5 из первого разряда во второй. В течение второго такта происходит подгонка резистора 12 с помощью факельного разряда генератора 14-1. In some cases, caused by the instability of the power level of the torch discharge generator and the heterogeneity of the material of the adjustable resistor for different power levels of the flare, a logical “1” is again formed at the first output of the ADC 4, which means that the resistor 12 must be fitted using the same flare generator (14- 1). In this case, a logical “0” is formed at the output of the OR-NOT 9 element, which prohibits the movement of a logical “1” at the output of the shift register 5 from the first bit to the second. During the second cycle, the resistor 12 is adjusted using the torch discharge of the generator 14-1.

Если по окончании цикла контроля величины сопротивления подгоняемого резистора 12 на первом АЦП 4 формируется логический "0", то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется логическая "1", которая "разрешает" перемещение логической "1" на выходе регистра сдвига 5 из первого разряда во второй с приходом единичного сигнала мультивибратора 7 (во время второго такта). В этом случае при наличии логической "1" на втором выходе АЦП 4 включается генератор 14-2 факельного разряда. (Процесс подгонки происходит аналогично раннее описанному). Если на втором выходе АЦП 4 присутствует логический "0", то включения генератора 14-2 не происходит. Функционирование устройства для подгонки резисторов для старших разрядов АЦП 4 происходит аналогичным образом. При этом обеспечивается возможность (поочередного) многократного использования любого из n генераторов факельного разряда, чем существенно снижают уровень недоподгонки. Устройство содержит n генераторов факельного разряда, причем энергия каждого генератора, начиная со второго, поступающая на рабочий электрод 11, меньше предыдущей в два раза. If at the end of the control cycle the resistance value of the adjustable resistor 12 is formed at the first ADC 4 as a logical "0", then the output of the OR-NOT 9 element is formed by a logical "1", which "allows" the movement of a logical "1" at the output of the shift register 5 from the first discharge in the second with the arrival of a single signal of the multivibrator 7 (during the second cycle). In this case, if there is a logical "1" at the second output of the ADC 4, the torch discharge generator 14-2 is turned on. (The fitting process is similar to the earlier described). If at the second output of the ADC 4 there is a logical "0", then the generator 14-2 is not turned on. The functioning of the device for fitting resistors for high-order bits of the ADC 4 occurs in a similar way. At the same time, it is possible (repeatedly) to reuse any of the n flare discharge generators, thereby significantly reducing the level of underfitting. The device contains n flare generators, and the energy of each generator, starting from the second, supplied to the working electrode 11, is two times less than the previous one.

В процессе подгонки резистора подложка 13 перемещается, в результате чего испарение резистивного слоя происходит на участках, примыкающих друг к другу. Длительность всех импульсов воздействия поддерживается постоянной и синхронизируется импульсами мультивибратора 7. In the process of fitting the resistor, the substrate 13 moves, as a result of which the evaporation of the resistive layer occurs in areas adjacent to each other. The duration of all exposure pulses is maintained constant and synchronized by the pulses of the multivibrator 7.

В дальнейшем цикл контроля сопротивления подгоняемого резистора 12 и выжигания части его слоя многократно повторяется, при этом каждый раз, по сравнению с предыдущим циклом, обеспечивается такое же или меньшее приращение сопротивления. В итоге величина сопротивления подгоняемого резистора 12 постепенно приближается к установочному значению. In the future, the cycle of monitoring the resistance of the adjustable resistor 12 and burning part of its layer is repeated many times, and each time, compared with the previous cycle, the same or less increment of resistance is provided. As a result, the resistance value of the adjustable resistor 12 is gradually approaching the installation value.

Claims

A device for fitting resistors, comprising a low-frequency generator, to the output of which a vibrator is connected, a working electrode fixed to its movable part, torch generators whose outputs are connected to the working electrode, a substrate holder for attaching the substrate with an adjustable resistor, made with the possibility of periodic contact with the working an electrode, a resistance meter connected by a signal input to a adjustable resistor, a reference voltage source, a comparison unit connected by the first and second m inputs with outputs of the reference voltage source and resistance meter, respectively, an analog-to-digital converter connected by a signal input to the output of the comparison unit, AND elements, the first input of each of which is connected to the analog-to-digital converter output of the same name, and the output of each AND element is connected to the first the input of the torch discharge generator of the same name, a control unit containing a multivibrator and a shift register connected by each of its outputs to the second input of the element of the same name And, and you the multivibrator stroke is connected to the control input of the resistance meter, the clock input of the analog-to-digital converter, the second inputs of the flare generators and the control input of the low-frequency generator, characterized in that, in order to increase the accuracy and reproducibility of the fit, it additionally contains an OR element and an AND element in the control unit, while each input of the OR element is NOT connected to the output of the element And of the same name, and the element And of the control unit is connected by the first input to the output of the multivibra ora, a second input to an output OR element, and output to the input of the shift register.