Разработка технологического процесса функциональной подгонки аналоговых микросборок на основе АRC-фильтров

Страницы работы

Содержание работы

5.10. Разработка технологического процесса функциональной подгонки аналоговых микросборок на основе АRC-фильтров

Проектирование технологических процессов регулировки интег­ральных схем и микросборок в научно-технической литературе обычно называют "функциональной подгонкой". Термин "функциональная" опре­деляет тот факт, что регулировка осуществляется по отклонениям вы­ходных контролируемых параметров от номинальных значений и считается законченной, когда эти отклонения попадают в пределы установленных допусков. В связи с тем, что регулировка интегральных схем и мик­росборок осуществляется с помощью специальных конструкций подгоняе­мых элементов (плавно-подгоняемые и дискретно-подгоняемые пленочные структуры) и специальным оборудованием (лазеры, электроискровые ус­тановки и пр.) изменяющим геометрическую форму или электрофизичес­кие свойства материалов подгоняемых элементов, и характеризуется высокой сложностью перерегулировок, свойственным подгоночным опера­циям, то по аналогии с подгонкой отдельных элементов схемы и регу­лировка микросборок и интегральных схем стала называться "функцио­нальной подгонкой /25,32,40,50,56 и др./.

Основным недостатком существующих подходов к проектированию процессов функциональной подгонки является стремление получить уни­версальную группу регулируемых элементов, позволяющую подгонять уз­лы МЭА во всей области разбросов выходных параметров, что в значи­тельной мере усложняет алгоритмы и не всегда приводит к сходимости процесса регулировки /8,35,40,135 и др./.

Таким образом, предварительная технологическая классификация регулируемых узлов МЭА на группы, соответствующие оптимальным об­ластям поля рассеяния выходных параметров для подгонки заданной группой регулируемых параметров, позволит значительно повысить вы­ход годных на операции функциональной подгонки, хотя при этом воз­никает необходимость уточнения математических моделей регулируемых узлов, исследования статистических характеристик чувствительностей регулируемых параметров и, следов распределения погрешностей выход­ных параметров в зависимости от величины удельного поверхностного сопротивления резисторов пленочной пассивной части микросборок.

В данном разделе рассмотрим методику построения технологичес­кого процесса функциональной подгонки аналоговых микросборок, представленных линейной моделью.

Постановка задачи реализации процесса функциональной подгонки непосредственно связана с физической реализацией методов нелинейно­го программирования применительно к оптимизации параметров аналого­вых микросборок /1,27,35,50,56,172,175 и др./. В настоящее время существует несколько постановок этой задачи.

Наиболее распространенной является задача минимизации затрат на функциональную подгонку при выполнении требований к точности вы­ходных контролируемых параметров /56,58,59,64 и др./. В тех случа­ях, когда затраты на функциональную подгонку малы или не беруться в расчет, то задача построения процесса функциональной подгонки сво­дится к задаче минимизации специально сформированного критерия в виде нормы отклонений выходных контролируемых параметров в евклидо­вом или чебышевском пространстве /50 и др./. При этом задача проек­тирования процесса функциональной подгонки сводится к задаче поиска экстремума целевой функции с помощью градиентных методов, базирую­щихся на основных выводах теории чувствительности и теории операций.

В качестве целевых функций используются:

- эвклидова норма вектора выходных контролируемых параметров

 ;

            норма вектора выходных контролируемых параметров в чебышевс­ком пространстве /50/

;

где ; - номинальное значение -го выходного парамет­ра, при , а следовательно и пос­ледовательности действий при регулировке разбиваются на две части:

- определение составляющих градиента, т.е. оптимальный выбор достаточной группы подгоняемых элементов схемы;

- организации движения системы к точке экстремума, т.е. созда­ние методики точного задания действий в процессе функциональной подгонки.

Первичные параметры схемы, всегда можно разделить на группы:

- первичные параметры, которые могут быть регулируемыми - ;

- первичные параметры, которые не могут быть регулируемыми в данной конструкции и технологических условиях или, регулировка иx нецелесообразна по экономическим или надежностным ограничениям -  .

Выбор подгоняемых элементов, как правило, осуществляется на основе анализа матрицы чувствительностей регулируемых первичных па­раметров

выходных контролируемых параметров ,  к вариа­циям первичных параметров  .

Среди регулируемых первичных параметров  можно выделить па­раметры , которые влияют на изменение лишь одного выходного пара­метра . В этом случае, в столбце матрицы чувствительностей, соот­ветствующем данному параметру все чувствительности кроме  бу­дут равны нулю и подгонка этим первичным параметром  выходного контролируемого параметра  будет независима. Группа первичных па­раметров, каждый из которых одновременно влияет на несколько выход­ных контролируемых параметров. Степень влияния вариации первичного параметра и направление изменения выходного контролируемого пара­метра при этом определяется величиной и знаком чувствительности.

Следовательно, в первом приближении относительные чувствитель­ности ,,…,,…, являются составляющими вектора гра­диента в пространстве отклонений выходных контролируемых параметров ,,…,,…, при положительном единичном приращении первичного параметра .

При этом в точке номинальных значений выходных контролируемых параметров целевая функция будет достигать экстремума, т.е.

 .                                                                                (5.84)

Градиент многомерного вектора  можно записать в виде матрицы частных производных по регулируемым параметрам .

Поиск экстремума осуществляется градиентными методами, предс­тавляющими собой итеративные процессы. На -й итерации с учетом вектора регулируемых параметров  определяется градиент , а затем делается шаг вдоль градиента для нахождения следующего значе­ния вектора , т.е.

  ,

где  - коэффициент определяющий ширину шага.

Процесс поиска заканчивается при выполнении условия (5.84).  Точ­ность приближения к минимуму зависит от величины  коэффициента  . Ошибка  в  определении значения  приводит к тому,  что на ()-й итерации экстремум будет пройден, а вернуться назад невозможно, так как  в процессе функциональной подгонки параметры регулируемых эле­ментов изменяются только в одну сторону.  Поэтому в  таких  случаях приходится вводить подгонку параметров других пассивных элементов в направлении, обратном направлению градиента.

Похожие материалы

Информация о работе