Техника - молодёжи 2006-12, страница 32

30 2006 №12 ТМ

ПАТЕНТЫ

стора зависит от длины, ширины и толщины области, выполняющей роль резистора, и от удельного сопротивления, то есть концентрации примесей. Допуск отклонения от номинала составляет 15 — 20%. Механическая подгонка таких резисторов затруднена.

Наиболее точные номиналы получают на плёночных резисторах, изготовляемых напылением резистивных плёнок в вакууме, либо химическим осаждением на диэлектрические подложки. Однако плёночные резисторы также нуждаются в подгонке.

Японец Касивара Кунио предложил подгонять сопротивление плёночного резистора под номинал с помощью лазерного луч (заявка Японии № 54 — 44096, 1973 г.), см. рис. 9. В резисторе, состоящем из плёночного резистивного элемента 1 и плёночных контактов 2 и 3, выполненных диэлектрической подложке 4, делается Г-образный поперечный вырез 5. Грубая подгонка производится поперечным разрезом, а доводка сопротивления обеспечивается выбором длины продольной части разреза. Отечественные изобретатели В.Я. Овла-сюк, И.В. Петров и B.C. Хапьков из НИИ железнодорожного транспорта советуют (а.с. № 900321, 1982 г.) поступить наоборот: Г-образными выполнить контакты (электроды) резистивного элемента, а грубую и точную подгонки осуществлять параллельными резами (рис. 10, где

1 — диэлектрическая подложка;

2 — плёночный резистивный элемент; 3, 4 — Г-образные контакты). Грубая подгонка величины сопротивления осуществляется по центру резистивного элемента 2, дорожка 5. Более точная подгонка — по периферии резистивного элемента дорожками 5 или 6.

При подгонке плёночных резисторов в местах окончания реза создаётся участок с повышенной плотностью тока, и возникает так называемый «диагональный эффект», приводящий к неоднородному нагреву резистивного элемента. Избежать появления этого эффекта удалось специалистам английской фирмы «Crystalate Electronics Limited» (заявка Великобритании № 2207006, 1989 г.), предложившим (рис. 11) выполнять подгонку плёночного резистора 1, делая ряд удлинённых замкнутых прорезей в виде петель 2, распределённых вдоль резистивного элемента параллельно одна другой. С помощью этих петель получают заданную величину сопротивления между выводами 3 и 4. Причём при подаче высокоэнерге

тического импульса малой длительности на контакты 3 и 4 происходит равномерное распределение тепловой энергии по всей поверхности подложки, что снижает опасность разрушения резистивного элемента.

Изобретатели Страны восходящего солнца решили не отставать от британцев и предложили свой способ (заявка Японии № 64 — 4655, 1989 г), в котором удаляется часть резистивного элемента, захватывая контактные площадки (рис. 12, где 1 — резистивный элемент; 2, 3 — контактные площадки; 4 — удаляемая часть резистивного элемента). Однако такая подгонка целесообразна для коротких резисторов.

Должен заметить, что аналогичный способ подгонки предложен ещё в 1980 г. автором этой статьи (заявка на изобретение № 2648878\ 21 от 31.01.1980), но был отклонён экспертизой.

Иногда возникает необходимость в подгонке сопротивления резистора в процессе эксплуатации, а под рукой не оказывается подходящего лазера. Предвидя такой случай, В.П. Бушманов и В.И. Евдокимов из НИИ Теплоэнергетического приборостроения предложили заранее снабжать резистор электроискровым планарным электродом, размещённым на диэлектрической подложке и выполненным с остриём, направленным на подстраиваемый резистивный элемент (рис. 13). Воздействуя электрическим напряжением, приложенным к резистору и электроду, получают искровой разряд, которым и удаляют часть резистивного элемента (а.с. № 1091232, 1984 г.).

Сопротивление плёночного резистора можно подогнать и с помощью любого острого твёрдого предмета, оставляющего царапины (рис. 14): сопротивление рези-стивной плёнки 1 регулируется путём скрайбирования(царапания) с помощью разметочного инструмента 2, который можно убрать после достижения желаемой величины сопротивления (пат. США № 4100525, 1978 г.). А российские изобретатели Ю.Д. Чистяков, Л.А. Ермолаев, А.И. Мочалов, Г.А. Франк, В.А. Демьяненко, чтобы не изготовлять специальный разметочный инструмент для механической подгонки резистора, предложили вместо него использовать выпускаемый серийно микротвердомер (а.с. 371621, 1973 г.).

С широким распространением цифровых методов обработки информации (цифровое телевидение, цифровые измерительные приборы, фотоаппараты, видеока

меры, проигрыватели и др.) значительно повысились требования к точности цифроаналоговых (ЦАП) и аналогоцифровых (АЦП) преобразователей. Настройка твердотельных ЦАП, задача которых преобразовывать коды в соответствующие аналоговые параметры (напряжение, ток) выходных сигналов, задача весьма не простая. И это несмотря на использование прецизионных резисторных матриц — постоянных резисторов, располагаемых на одной диэлектрической подложке по заданной схеме соединения между собой.

Поэтому подгонку резисторов ЦАП осуществляют непосредственно в работающей схеме при контроле одного или нескольких её параметров во время процесса подгонки. Такая подгонка называется функциональной. Но известно, что функциональная подгонка сложна тем, что при настройке выходного напряжения ЦАП при ка-ком-либо одном значении кода сбивается ранее сделанная подгонка выходных напряжений при других кодах. Решить эту проблему позволил способ, предложенный Н.В. Бутыриным, В.А. Сируняном и В.В. Хайрюзовым (а.с. № 764123, 1980 г.). Согласно этому способу, сначала определяют погрешность выходного напряжения для каждого из состояний преобразователя, при котором единичный код подаётся на цифровой вход только одного разряда, затем рассчитывают контрольные величины выходных напряжений ЦАП, до которых должна производиться подгонка каждого разряда, после чего поочерёдно в каждом разряде изменяют величину сопротивления резистора до достижения выходным напряжением ранее рассчитанной величины. (Изобретение использовано при подгонке управляемых делителей напряжения, используемых в цифровых измерительных приборах, выпускаемых «ПО Краснодарский ЗИП».)

Заканчивая путешествие в мир точных сопротивлений, где мы познакомились с наиболее интересными, с точки зрения автора, способами подгонки резисторов разных типов, отметим, что существуют ещё и другие рези-стивные элементы, сопротивления которых можно многократно изменять в широких пределах, — это переменные резисторы. Они используются в различных регуляторах: громкости, яркости, цветности, контрастности и др. И автор надеется, что переменные резисторы станут темой следующего путешествия. Ой