[發(fā)明專(zhuān)利]一種高精度通用測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210435174.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103791944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高精度的通用測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

光刻機(jī)工作過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)各種運(yùn)行參數(shù)及環(huán)境參數(shù)，由于光刻機(jī)對(duì)需測(cè)量的參數(shù)種類(lèi)和測(cè)量精度均有較高的需求，要求測(cè)量裝置一方面需要可以兼容各種類(lèi)型的傳感器，即具有通用性，另一方面需要達(dá)到高精度的測(cè)量要求，需具備高精度測(cè)量的能力。另外，考慮到各環(huán)境參數(shù)的測(cè)量所對(duì)應(yīng)傳感器的分布位置不同，測(cè)量裝置需要做到每個(gè)傳感器接口的相互獨(dú)立，以便傳感器的插拔。為了滿足光刻機(jī)的工作需求，需提供一種測(cè)量裝置，可滿足以上所有條件，具有測(cè)量精度高，通用性強(qiáng)，方便操作的特點(diǎn)。

專(zhuān)利CN100432884提供了一種提高恒流源電路性能的方法，該恒流源電路如附圖1所示，該電路的參考電源和運(yùn)算放大器之間增設(shè)了減法裝置，使供電電源與參考電源相減后的結(jié)果作為運(yùn)算放大器的正端輸入，參考電阻連接到運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，負(fù)載連接在三極管的發(fā)射極合電源地之間，使負(fù)載上的電壓以零點(diǎn)勢(shì)作為參考點(diǎn)，減少了恒流源電路對(duì)供電電源的依賴(lài)性，提高了恒流源的精度。但是，由于參考電源是由芯片ADR245提供，該芯片輸出參考電源為5V±2mV，而2mV的誤差對(duì)于高精度的測(cè)量系統(tǒng)而言是不可忽視的。

目前高精度的測(cè)量裝置一般只針對(duì)于溫度信號(hào)的測(cè)量，多適用于電流源激勵(lì)的溫度傳感器，測(cè)量信號(hào)比較單一，對(duì)傳感器類(lèi)型的選擇也比較局限，只能滿足電流源激勵(lì)并且電壓輸出型傳感器的測(cè)量，不能滿足光刻機(jī)對(duì)多種參數(shù)的測(cè)量需求及對(duì)不同種類(lèi)傳感器的激勵(lì)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種高精度通用測(cè)量裝置，包括：

傳感器單元，其檢測(cè)非電量環(huán)境參數(shù)并將檢測(cè)到的非電量環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)；

通用轉(zhuǎn)換單元，其接收和處理傳感器單元輸出的電量信號(hào)，并將處理后的信號(hào)傳遞至一信號(hào)采集單元；

該通用轉(zhuǎn)換單元包括一傳感器激勵(lì)模塊，可通過(guò)配置為傳感器單元配置不同的激勵(lì)源，該通用轉(zhuǎn)換單元還包括一信號(hào)處理模塊，可通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)電流輸出型和電壓輸出型傳感器的信號(hào)接收；

信號(hào)采集單元，其對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，并進(jìn)行采集信號(hào)；

其特征是，所述通用測(cè)量裝置還包括一恒流源電路，其產(chǎn)生所述傳感器單元激勵(lì)需求的恒流源，該恒流源電路包括減法電路和四路恒流源可配置電路，該四路恒流源可配置電路包括參考電阻以及與該參考電阻串聯(lián)的補(bǔ)償電阻，一供電電源和參考電源通過(guò)減法電路相減后的結(jié)果作為參考電阻和可調(diào)電阻上的電壓降，該四路恒流源可配置電路通過(guò)參數(shù)配置選通輸出一路所述傳感器單元激勵(lì)需求的恒流源，該補(bǔ)償電阻為可調(diào)電阻。通過(guò)調(diào)節(jié)該可調(diào)電阻來(lái)減少參考電源所引起的誤差，提高了恒流源的精度。

上述四種恒流源可配置電路采用多通道選通技術(shù)，實(shí)現(xiàn)四種恒流源可選功能；

上述恒流源電路中，供電電源和參考電源經(jīng)過(guò)減法電路相減后的結(jié)果作為運(yùn)算放大器的正輸入端，一電阻連接在運(yùn)算放大器的輸出端和一三極管的基極之間，運(yùn)算放大器的負(fù)反饋端子接到三極管的發(fā)射極。供電電源和參考電源通過(guò)減法裝置相減后的結(jié)果作為參考電阻和可調(diào)電阻上的電壓降，減少了恒流源電路對(duì)供電電源和參考電源的依賴(lài)性。

進(jìn)一步地，恒流源電路中的補(bǔ)償電阻的精度為0.1％，參考電阻的精度為0.01％。

進(jìn)一步地，傳感器單元包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等多種傳感器，傳感器單元采集非電量信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)后，將該電量信號(hào)傳遞至通用轉(zhuǎn)換單元。

進(jìn)一步地，傳感器激勵(lì)模塊包括電壓源激勵(lì)模塊、電流源激勵(lì)模塊及激勵(lì)選通模塊。電壓源激勵(lì)模塊包括升壓電路和降壓電路，用于將輸入的電壓源轉(zhuǎn)換至特定的電壓源；電流激勵(lì)模塊配置為恒流源電路所提供的電流源；激勵(lì)選通模塊包括兩個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)，該兩個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)控制多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出，以實(shí)現(xiàn)多種傳感器的激勵(lì)選通。

進(jìn)一步地，通用轉(zhuǎn)換單元還包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被信號(hào)采集單元接收的電壓信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括單刀雙擲開(kāi)關(guān)和選擇開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，通用轉(zhuǎn)換單元還包括信號(hào)分壓模塊，將傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被信號(hào)采集單元接收的電壓信號(hào)，該信號(hào)分壓模塊包括單刀雙擲開(kāi)關(guān)和選擇開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，信號(hào)采集單元包括采集信號(hào)選通開(kāi)關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該采集信號(hào)選通開(kāi)關(guān)由控制器控制并選通一路采集信號(hào)通道，該控制器還控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

本發(fā)明的高精度通用測(cè)量裝置可適用于多種類(lèi)型傳感器以完成測(cè)量過(guò)程，具有精度高，通用性強(qiáng)和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其有益效果如下：