Устройство для обработки результатов измерений линейных неоднородных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХЯО 124467 Р 15 г Й КОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТВЕНО ДЕЛАМ ИЗ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ 1. удового радиоэл(71) Харьковский ордена ТрКрасного Знамени институт ектроники им.акад.М.К,Янгеля(56) Авторское свидетельство СССРВ 1051544, кл. С Об Р 15/20, 1982.Авторское свидетельство СССР9 947783 кл, С 01 К 27/00, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки измерения параметров и калибровки линейных.неоднородных материалов с заданной точностью, например для измерения удельногосопротивления и калибровки полупровод.никовых монокристаллов. Делью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит блоки вычитания, блоки деленИя, блок умножения, элементы И, ИЛИ, задержки, блок задания движения измерительного элемента, измерительный элемент, блок задания опорных напряжений, блок определения знака, схемы сравнения, блок памяти, триггер, сумматор, блок регистрации, Устройство предварительно определяет дополнительный меньший отрезок, на котором производится по-. иск местоположения эталона, Определение такого дополнительного отрезКа стало возможным после исследований связи удельного сопротивления моно- Я кристалла и его длины. Выявлено, что эта связь заключается в том, что Функция удельного сопротивления в за С висимости от длины монокристалла Я(1,) монотонна и выпукла вниз. Устройство обеспечивает сокращение числа измерений, необходимых для поиска координаты точки с заданным значени- Ю ем удельного сопротивления, .2 ил, 4 Ь1 124Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь, зовано для обработки измерения параметров и калибровки линейных неоднородных материалов с заданной точностью, например для измерения удельногосопротивления и калибровки полупроводниковьг, монокристаллов, и можетнайти широкое применение при создании систем управления технологическими процессами производства полупроводниковых материалов, например, вэлектронной промышленности и цветнойметаллургии.Целью изобретения является повыше ние производительности,На фиг.1 представлена схема уст ройства; на фиг.2 - график зависимости удельного сопротивления от длинымонокристалла.Устройство содержит элемент ИЛИ 1,блоки 2 и 3 вычитания, второй блок 4деления, блок 5 умножения, блок 6 вычитания, элемент И 7, первый блок 8деления, элемент 9 задержки, блок 10задания движения измерительного элемента, элемент 11 задержки, измерительный элемент 12, схему 13 сравнения, блок 14 задания опорных напряжений, блок 15 умножения, блок 16 определения знака, элемент ИЛИ 17, схему18 сравнения, блок 19 памяти, триггер20, элементы 21 и 22 И, сумматор 23,блок 24 регистрации, элемент И 25,входы 26-29 устройства, элемент И 30,Устройство предварительно определя ет дополнительный меньший отрезок, на котором производится поиск местоположения эталона. Определение такого дополнительного отрезка стало возможным после исследований зависимости удельного сопротивления монокристалла от его длины. Выявлено, что функция удельного сопротивления в зависимости от длины монокристалла (Ь) монотонна и выпукла вниз. Если провестидве прямые (фиг.2) р =рд и прямую, соединяющую шочки (ОэРма) и (ЬЯ 1) э то искомое местоположение эталона строго принадлежит отрезку (0,1,ш), причем координатуможно определить следующим образом;Рм РныхРн 1 н Рьвм При размещении последующих эталоновэта координата определяется какР 10 где р - последующие эталоны;л .д.максимальное значение удельного сопротивления после размещения предыдущего (1 - 1)эталона (фактически. =-Рлд)1Ь - оставшаяся длина монокристал-,1ла после размещения эталона.Рассмотрим работу устройства, например, при измерении и калибровке поудельному сопротивлению полупроводникового монокристалла.В исходном состоянии в блоке 19памяти записаны нули, измерительныйэлемент 12 находится на левом торцемонокристалла. На входы 26 и 27 подаются напряжения Пр и Цр . , соответствующие максимальному и минималь.биному удельным сопротивлениям на торцах монокристалла. На вход 28 подается напряжение БЬ, соответствующееполной длине монокристалла.При поступлении на вход 29 сигнала пуска на выходе блока 14 формируется сигнал Ы , соответствующий эта(о)Гзтлонному удельному сопротивлению. Этотсигнал подается на вход блока 19 памя.ти, где записывается в ячейке, и на.вход блока 2 вычитания, на другойвход которого подается сигнал 0Гаекчерез элемент ИЛИ 1, соответствующиймаксимальному удельному споротивлению на торце монокристалла. На выходе блока 2 вычитания образуется разностный сигнал, который поступает навход блока 4 деления. На вход блока 403 вычитания поступает с входа 27 сигнал, соответствующий минимальномуудельному сопротивлению. На другойвход блока 3 вычитания поступает сигнал 0 , на выходе этого блока обрапзсхзуется разностный сигнал р- БР, ), который подается на вход блока 4 деления, на выходе которого Формируется сигнал, который подается навход блока 5 умножения. На другой 5 О вход этого блока поступает сигнал,соот:ветствующий длине монокристалла.,с выхода блока 6 вычитания, так какна один его вход подается ф, а навторой - ноль. На выходе блока 5 ум ножения Формируется сигнал Н , соот"ветствующий длине той части монокристалла, на которой в дальнейшем будетз 12446 значением удельного сопротивления,т. Сигнал с входа 29, пройдя элемент 11 задержки, подается на вход элемента И 7, разрешая прохождение сигнала У на вход блока 8, который, действуя например, по методу дихотомии, вырабатывает на своем выходе сигнал1- П . Этот сигнал подается на вход2блока 10, который переводит измери-1 О тельный элемент а новое положение на монокристалле и через элемент 9 задержки на вход блока 15 умножения и на вход блока 19 памяти, где записывается в ячейке. Производится замер 15 удельного сопротивления. Сигнал Па,. с выхода элемента 12 поступает на вход схемы 13, на другой вход которого(о 1подается сигнал У . На выходе схемы 13 образуется разностный сигнал ьП = 20(о)/ . 4 = П - Пр который поступает на входРблока 16 определения знака, с первого или второго выходов которого сигнал 6 П, )О, независимо от знака а Ц на входе блока 16, через элемент ИЛИ 17 подается на вход схемы 18 сравнения. На вход схемы 18 с выхода блока 14 поступает сигнал Щ, соответствующий , требуемой точности определения координаты на образующей монокристалла с заданным удельным сопротивлением. На выходе схемы 18 формируется разностный сигнал (П- ьУ ). Если (У -Бь Ц) 4 О, то сигнал с выхода сумматора 23 через элемент И 30 не проходит, Если (П- ьП ) ) О, то сигнал с выхода сумматора 23 через элемент И 30 поступает на вход блока 24 регистрации и на вход блока 6 вычитания. Этим же сигналом выключается блок 14 опорных напряжений.40 С выхода схемы 13 сравнения сигнал ьУ со своим знаком подается на вход блока 15 умножения, на выходе которого формируется сигнал с положительным или отрицательным знаком, поступающий на вход триггера, который открывает либо элемент И 21, либо элемент И 22. Если знаки сигналов на входах блока.15 умножения совпада ют, то на его выходе формируется положительный сигнал, триггер 20 открывает элемент И 21, и через него с прямого выхода блока 19 памяти сигнал со своим знаком поступает на блок Ы 8. Если знаки сигналов на входах блока 15 умножения различны, то на его выходе формируется отрицательный сиг 75 4нал, триггер 20 открывает элемент И 22 и сигнал с инверсного выхода блока 19 памяти поступает на вход блока 8 с обратным знаком.При начальном движении сигнал на1выходе блока 8П - положитель 2ный, через элемент 9 задержки он записывается в ячейке блока 19 памяти. Пусть разностный сигнал на выходе схемы 13 больше нуля, тогда на выходе блока 15 умножения сигнал также положительный, триггер 20 открывает элемент 21 и положительный сигнал с прямого выхода блока 19 памяти поступает на вход сумматора 23 и на вход блока 8, на выходе которого вырабатывается1сигналУ )О. Блок 10 переводит4элемент в точное положение на образующей монокристалла. Производится замер удельного сопротивления , с выхода элемента 12 сигнал П 1, соответствующий измеренному удельному сопротивлению, поступает на вход схемы 13.Пусть, теперь сигнал на ее выходеменьше нуля, тогда сигнал на выходеблока 15 умножения отрицательный, триггер 20 открывает элемент 22. Записанный ранее положительный сигнал -- У в блоке 19 памяти с инверсного 4выхода с отрицательным знаком поступает на вход блока 8, а также навход сумматора 23, где складывается с ранее заполненным значением. Одновременно сигнал с выходной схемы 13,пройдя блок 16, с инверсного выхода через элемент ИЛИ 17 поступает на вход схемы 18, на выходе которой форК 1 мируется разностный сигнал д П= Щ- - ьП . Если этот сигнал больше нуля или равен нулю, то открывается элемент И 30 и суммарный сигнал (координата на образующей монокристалла) с выхода сумматора 23 регистрируется блоком 24. Одновременно он подается на вход блока 6 вычитания, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий оставшейся длине монокристалла. Сигнал с выхода схемы 18 поступает, на вход останова блока 14. Если ьЩсю (О, то сигнал через элемент 30 не проходит и работа устройства продолжается далее.Как уже отмечалось, сигнал - Пь1 4 поступает на вход блока 8,на выходе124461которого формируется сигнал8который запоминается в блоке 19 памяти, стирая записанный ранее сигнал,Блок 10 переводит измерительный элемент в новое положение. Производитсязамер удельного сопротивления РСигнал с выхода элемента 12 сравнивается в схеме 13 с П". Пусть ьП=Ок, - Пр (О тогда сигнал на выходе 1 О6 Гэтблока 15 умножения положительный,.триггер 20 открывает элемент 21 исигнал с прямого выхода блока 15 памяти подается на вход блока 8 и навход сумматора 23, где уже образовы1 1 1вается сумма -- П+ -- П - . - - П =248= - П . Проверка на достижение не 8обходимой точности осуществляетсяблоками 16-18 аналогично описанномувыше. На выходе блока 8 формируется1сигнал --- П , который запомина 16ется в блоке 19 памяти, Измерительный элемент переводится блоком 10в новое положение, Производится за- мер удельного сопротивления р . Сигнал ПР сравнивается в схеме 13. Разностный сигнал ьП поступает на вход1"Нблока 15 умножения. Пусть ьПр ) О,4тогда на выходе блока 15 сигнал отрицательный, .триггер 20 открывает эле 1мент 22 и сигнал -- П с инверсногоф 16 е,выхода блока 19 памяти поступает навход блока 8, а также на вход сумматора 23, Пусть при проверке на достижение необходимой точности оказалось, что ьП = (П - ьП )О. Тогда. элемент 30 пропускает сигнал с выхода сумматора 23 на вход блока 24 регистрации, где регистрируется координата, соответствующая измененномуудельному сопротивлению р, отличающемуся от рэ не более чем на Х . В 45данном случае блок 24 регистрации5фиксирует значение координатыП +1, 11П16 фф 16При поиске координаты на монокристалле, соответствующей удельному сопротивлению, отличающемуся от новогозначения р, не более чем на Ю, необм 1ходимо выставить значение р на блоггке 14 и сформировать сигнал 1 туска.При этом на выходе появляется сигналкоторый записывается в ячейкебЛока 19 памяти, а ранее записанное 75 Ь предыдушее значение 1,т поступает через элемент И 25 и элемент ИЛИ 1 на входы блоков 2 и 3 вычитания. В этомслучае предыдущее значение эталонного удельного сопротивления для нового поиска представляет собой значение максимального удельного сопротивления ИР . Расчет в этом случае вепут по формулеИ) 11Смак Рэ 1 (-- ,11аймак Рм 1 нИ 1где мак= РэтЗначение координаты. соответствующеепредыдущему", с выхода сумматора 23через элемент И 30 поступает на входблока вычитания, на выходе которогоформируется новое значение длины тойчасти монокристалла, на которой будетвестись поиск значения координаты,соответствующеи новому значениют .нВ данном случае11ю = П - . Ц16Таким образом, устройство обеспечивает сокращение числа измерений, необходимых для поиска координаты точки с заданным значением удельного сопротивления.Формула изобретенияУстройство для обработки результатов измерений линейных неоднородных материалов, содержащее блок памяти, блок регистрации, блок определения знака первый блок деления, выход ко. торого подключен к входу блока задания движения измерительного элемента, измерительный элемент, выход которого соединен с первым входом пер-.вой схемы сравнения, второй вход ко- торой подключен к первому выходу блока задания опорных напряжений, о т - л и ч а. ю щ е е с я тем, что, с целью повьпсения производительности, в него введены элементы И, ИЛИ, блоки вычитания, сумматор, блоки умножения, второй блок деления, вторая схема сравнения, триггер, элементы задержки, причем выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам первого ивторого блоков вычитания, выходыкоторых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умноже 12446ния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соедйнен с первым входом первого блока деления, выход которого через первый элемент задержки подключен к первому информационному входу блока памяти и к первому входу второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первой схемы сравнения, выход второго блока 10 умножения подключен к входу триггера, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу блока памяти, второй выход триг гера соединен с первым входом третье го элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу блока памяти, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно 2 Ос вторым и третьим, входами первого блока деления и с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен 2 к входу блока регистрации и к первому входу третьего блока вычитания, второй вход. которого является входом задания диапазона измерения устройства, выход третьего блока вычитания подключен к второму входу первого блока 75 8умножения, вход пуска устройства соединен с первым входом пятого элемента И, с входом пуска блока заданияопорных напряжений и через второйэлемент задержки - с вторым входомпервого элемента И, первый выход блока задания опорных напряжений подключен к второму входу второго блокавычитания и к второму информационному входу блока памяти, информационный выход которого соединен с вторымвходом пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которогоявляется входом задания максимального значения параметра устройства,второй вход первого блока вычитанияявляется входом задания минимальногозначения параметра устройства, выходпервой схемы сравнения соедйненсвходом блока определения знака, прямой и инверсный выходы которого соединены с входами второго элементаИЛИ, выход которого подключен к первому входу второй схемы сравнения,второй вход которой соединен с вторымвыходом блока задания опорных напряжений, выход второй схемы сравнениясоединен с вторымвходом четвертогоэлемента И и с входом останова блоказадания опорных напряжений.1244675Составитель А.Жеренов Редактор М.Циткина Техред М.Ходанич Корректор А,Тяско Заказ 3919/52 Тираж 671 Поцписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфичкакое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4