Параметричний rc-елемент з розподіленими параметрами

 

Винахід відноситься до мікроелектроніці і може бути використане при створенні аналогових пристроїв обробки та формування сигналів (частотно-вибіркових пристроїв, інтеграторів, дифференціаторів, генераторів, фазовращателей, елементів з постійною фазою та ін) дробового (не цілого) порядку.

Відомі RC-елементи (структури) з розподіленими параметрами (авт. св. № SU 361474, № SU 320921, № SU 289450, № SU 1708128 A1, патент № UA 2408977 C1). Вони являють собою багатошарові (3÷6 шарів) резистивно-ємнісні конструкції, в яких провадять та/або резистивні шари розділені діелектричними шарами. Провадять та/або резистивні шари контактують з висновками, загальна кількість яких не перевищує шести. Конфігурація шарів як однорідна (патент № UA 2408977 C1), так і неоднорідна - є прорізи в шарі або відсутня частина шару (авт. св. № SU 320921, № SU 289450, № SU 1708128 A1).

Дані технічні рішення передбачають виготовлення RC-елементів з матеріалів з точно заданими властивостями, при цьому неоднорідність параметрів вздовж просторових координат досягається виключно конструктивно-технологічними способами (прорізи в шарах, відсутність окремих частин шарів тощо). Отже, згадані RC�вання пристрою частотні характеристики: елементи з постійною фазою на їх основі мають точний рівень сталості фази ФЧХ вхідного імпедансу в конкретному діапазоні частот і змінити цю характеристику можливо, тільки змінюючи конструкцію самого RC-ЕРП або її параметри.

Найбільш близьким до пропонованого технічним рішенням є RC-структура з розподіленими параметрами (авт. св. № SU 1708128 A1). Вказаний пристрій дозволяє отримувати нерегульовані ФЧХ вхідного імпедансу з рівнями сталості фази, що залежать від конфігурації поздовжньої прорізи верхнього резистивного шару в конкретному діапазоні частот шириною до 1,5 декад.

Підстроювання частотних характеристик і регулювання даного RC-ЕРП обмежена неможливістю оперативного багаторазового зміни положення поздовжньої прорізи. При регулюванні RC-ЕРП потрібні додаткові технологічні операції формування прорізи в резистивної плівки верхнього поверхневого шару конструкції RC-ЕРП.

Завданням винаходу є розширення функціоналу RC-ЕРП з можливістю багаторазового оперативного регулювання частотних характеристик в процесі роботи, а також поліпшення частотних характеристик, а саме збільшення ширини частотного діапазону сталості фази ФЧХ вхідного імпедансу.

Поставлена задача вирішується за рахунок застосування RC-елемента з розподіленими параметрами, що складається з послідовно чергуються дЕлоев виконані з матеріалу, питомий електричний опір якого чутливо до фізичного або хімічного впливу, і кожен резистивний шар містить не менше двох електричних висновків і поперечний розріз, який ділив RC-елемент з розподіленими параметрами на умовні секції. Ширина розрізу значно менше поздовжніх розмірів умовних секцій, а довжини умовних секцій RC-елемента з розподіленими параметрами виконуються в співвідношенні 5:7:1.

Перший резистивний шар містить два електричних висновку, розташованих на протилежних кромках шару, що є відповідно входом і виходом сигналу, а другий резистивний шар містить три електричних висновку, перший і другий з яких знаходяться на протилежних кромках шару, а третій примикає до поперечному розрізу, при цьому перший висновок є входом, а другий і третій - виходом сигналу.

Описану вище конструкцію будемо називати надалі параметричним RC-елементом з розподіленими параметрами.

На фіг.1 зображена конструкція 3-слойного параметричного RC-ЕРП; на фіг.2 - умовне графічне позначення параметричного RC-ЕРП; на фіг.3 - оптимальна схема з'єднання висновків параметричного RC-ЕРП у разі елемента .

Параметричний RC-ЕРП складається з висновків 1÷5, резистивних верств 6, 7 і діелектричного шару 8. Опору резистивних верств 6, 7 характеризуються питомими опорами ρ1, ρ2відповідно. Ємність між резистивним шарами розподілена і характеризується питомою ємністю cуд=εε0/d, де ε - діелектрична проникність матеріалу шару 8, ε0- діелектрична постійна, d - товщина шару 8.

Шари 6 і 7 мають поперечні розрізи 9 і 10, відповідно, ширина яких значно менше поздовжніх розмірів шарів, а їх геометричне положення показано на фіг.1. Резистивні шари 6 і 7 мають електричний контакт з двома виводами, розташованими на взаємно протилежних кромках шарів: шар 6 - з виводами 1, 2, 7 шар - з висновками 3, 4. Крім того, резистивний шар 7 має електричний контакт з виведенням 5, прилеглим до поперечного розрізу 10 і розташованим згідно фіг.1.

Форма всіх верств параметричного RC-ЕРП переважно прямокутна. Ширина h і довжина l конструкції параметричного RC-ЕРП можуть приймати різні значення, вони визначають коефіцієнт форми γ (γ=l/h), а також визначають значення параметрів RC-ЕРП. Конструкція параметричного RC-ЕРП вус�ться, так як мізерно мала в порівнянні з довжинами секцій.

Спільним як для параметричного RC-ЕРП, так і для пристроїв на його основі, наприклад, елементів з постійною фазою, є залежність електричних характеристик (АЧХ, ФЧХ та ін.) від значень параметрів ρ1, ρ2, cуд, а, отже, і від застосовуваних матеріалів, співвідношення параметрів ρ12=N, співвідношень довжин L1, L2, L3 умовних секцій, що визначають положення поперечних розрізів 9, 10 і виведення 5, схеми з'єднання виводів 1÷5.

Для отримання корисного ефекту необхідно реалізувати наступне співвідношення довжин секцій L1:L2 L3=5:7:1, відтворити схему з'єднання висновків згідно фіг.3 і забезпечити можливість зміни співвідношення N в процесі функціонування параметричного RC-ЕРП шляхом рівномірного однорідного зміни ρ1та/або ρ2за рахунок фізичного або хімічного впливу будь-якої природи (електромагнітне, радіаційне, температурне і т. д.) на чутливий до даного впливу матеріал резистивного шару (шарів).

Пристрій працює наступним чином. Розглянемо приклад роботи параметричного RC-ЕРП в якості елемента з постійною фазою. Використовуючи схему включення, приведеннуюра подається одночасно на висновки 2, 4, а висновки 1, 3, 5 з'єднуються з загальною точкою. На поверхневий чутливий резистивний шар 6 виявляється фізичний або хімічний вплив, що змінює ρ1, що в свою чергу призводить до зміни N. На фіг.4 наведено графіки ФЧХ вхідного імпедансу для значень N з діапазону 0,1÷10.

З графіка, наведеного на фіг.4, випливає, що плавна зміна коефіцієнта N в логарифмічному масштабі дозволяє змінювати рівень сталості фази ФЧХ вхідного імпедансу параметричного RC-ЕРП в лінійному масштабі від -1,5° до -25° на одному і тому ж частотному діапазоні шириною більше 2 декад при нерівномірності фази ФЧХ ±1,5°. Регулювати рівень сталості фази ФЧХ вхідного імпедансу можна безпосередньо в процесі функціонування пристрою при зміні інтенсивності керуючого фізичного або хімічного впливу.

Всі шари параметричного RC-ЕРП за фізико-хімічними властивостями однорідні у поздовжньому і поперечному напрямках конструкції, тому зміна параметрів чутливого шару (шарів) при впливі керуючої фізичного або хімічного фактора рівномірний. При виготовленні параметричного RC-ЕРП число технологічних операцій не змінюється щодо�в): достатня чутливість до використовуваного фізичного або хімічного впливу, відомий закон залежності параметра ρ1, ρ2від цього впливу та інші.

1. Параметричний RC-елемент з розподіленими параметрами, що складається з послідовно чергуються діелектричних і резистивних шарів з висновками від резистивних шарів, відрізняється тим, що один або кілька резистивних шарів виконані з матеріалу, питомий електричний опір якого чутливо до фізичного або хімічного впливу, кожен резистивний шар містить не менше двох електричних висновків і поперечний розріз, який ділив параметричний RC-елемент з розподіленими параметрами на умовні секції, при цьому ширина розрізу значно менше поздовжніх розмірів умовних секцій.

2. Параметричний RC-елемент з розподіленими параметрами за п. 1, який відрізняється тим, що довжини умовних секцій виконуються в співвідношенні 5:7:1.

3. Параметричний RC-елемент з розподіленими параметрами за п. 1, який відрізняється тим, що перший резистивний шар містить два електричних висновку, розташованих на протилежних кромках шару, що є відповідно входом і виходом сигналу, а другий резистивний шар містить три електричних висновку, перший і другий з кото�д є входом, а другий і третій - виходом сигналу.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до антирадарному покриття, що включає речовина ВК-6, що додається в безбарвний лак НЦ. Технічний результат - отримання покриття, що поглинає електромагнітні хвилі в широкому діапазоні, виключаючи проникнення цих хвиль вглиб, при цьому покриття нетрудомістке і доступно при виготовленні і знайде застосування в побуті і техніці.
Up!