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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Überprüfen einer Verdrahtungskonfiguration
einer gedruckten Schaltungsplatine, und betrifft insbesondere ein
System zum Überprüfen einer
Verdrahtungskonfiguration auf einer gedruckten Schaltungsplatine,
das mit einer Funktion versehen ist, um einen elektromagnetischen
Einfluss einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitung, die auf einer Energieversorgungsebene
verlegt ist, auf andere Signalleitungsschichten zu überprüfen.
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2. Verwandter Sachstand
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Eine
herkömmliche
gedruckte Schaltungsplatine, die in einer aktuellen elektronischen
Vorrichtung verwendet wird, weist Leitungen für Hochgeschwindigkeitssignale
(nachstehend als eine Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung bezeichnet) auf,
die in einer Energieversorgungsebene ausgelegt sind. Wenn diese
Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung in der Nähe einer Kante einer Masse-Ebenenschicht
verlegt ist, die als eine Referenz fungiert, wie es normalerweise
in der Nähe
einer Kante der Energieversorgungs-Ebenenschicht durchgeführt wird,
tritt ein derartiges Problem auf, dass ein elektromagnetisches Feld,
das von der oben erwähnten Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung
erzeugt wird, über
die Masse-Ebenenschicht, die als eine Referenz fungiert, oder die
Energieversorgungs-Ebenenschicht läuft, und eine andere Signalleitungsschicht
oder eine andere Masse-(Energieversorgungs-)-Ebenenschicht erreicht,
wodurch herbeigeführt
wird, dass eine elektromagnetische Kopplung auftritt.
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Das
oben erwähnte
elektromagnetische Feld, das von der Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung
erzeugt wird, hat manchmal eine Fehlfunktion oder Störstrahlungsrauschen
in Abhängigkeit von
den Verwendungsbedingungen verursacht.
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Ferner
kann das oben erwähnte
Phänomen nicht
nur die elektromagnetische Kopplung in die andere Verdrahtung induzieren,
sondern kann auch ein Resonanzphänomen
mit Masse-Ebenenschichten oder
Energieversorgungs-Ebenenschichten herbeiführen.
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Jedoch
traten bei herkömmlichen
Niedriggeschwindigkeits-Digitalsignalleitungen
wegen einer relativ moderaten elektromagnetischen Energie des Niedriggeschwindigkeits-Digitalsignals Einflüsse auf andere
Signalleitungen und/oder eine Störstrahlung davon
nicht zu signifikant in Erscheinung. Ferner kann, wenn ihre Verdrahtungsdichte
nicht so groß ist, jedwede
Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung, die wahrscheinlich das Problem
verursacht, auf einfache Weise neu angeordnet werden, um weit weg von
der Kante der Ebenenschicht zu der Mitte der Platine hin ausgelegt
zu werden, wodurch sein Auftreten jedweder nachteiliger Wirkung
auf andere Signalleitungen verhindert wird.
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In
der
US 6058356 wird
ein Übersprechen durch
ein Bereitstellen eines Rückkopplungssignals für einen
Router zum Leiten von Leitungspfaden in einer Schaltungsauslegung
minimiert, die die Verbindungen rekonfiguriert, um die Übersprech-Anforderungen
zu erfüllen,
wenn die Anforderungen nicht erfüllt
sind. In der
WO 9959089 ist
ein Rauschüberprüfungsverfahren
und eine Vorrichtung bereitgestellt, die es ermöglicht, systematisch verschiedene
Arten von Rauschen auf der Grundlage einer Signalwellenform nahe
einer tatsächlichen
Signalwellenform systematisch zu überprüfen und zu analysieren. Die
US 5247455 verifiziert eine
Verdrahtungsauslegung, durch welche ein Leitermuster genau untersucht
werden kann, was seine Beabstandung betrifft, indem Drahtelementarten
und ihre jeweiligen Abstände
zu anderen Verdrahtungselementen betrachtet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit
einem aktuellen Trend nach höherer
Geschwindigkeit nimmt eine Anzahl von Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen
zu und auch mit einem zunehmenden Bedarf nach einer dünneren,
kürzeren und
kompakteren Auslegung von geringem Gewicht, wie auch einer Bereitstellung
einer Multifunktion, nimmt eine Verdrahtungsdichte innerhalb einer
gedruckten Schaltungsplatine mehr und mehr zu, wodurch unvermeidbar
ein Zustand (ein Zustand, der später
zu beschreiben ist, bei welchen "dist" in 1 verkürzt werden
muss) herbeigeführt
wird, dass man sich nicht anderes helfen kann, als die Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen in
der Nähe
des Kantenabschnitts der Platine (näher an den Kanten der Masse-Ebenenschicht
oder der Energieversorgungs-Ebenenschicht) auszulegen. Folglich
sind tatsächlich
derartige Fälle
zu erhalten, bei welchen Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen an
den äußeren Kanten
der Masse-Ebenenschicht
(die gleich der Platinenkante ist) oder der Energieversorgungs-Ebenenschicht
ausgelegt werden müssen,
wodurch ein Strahlungsrauschen von dem Kantenabschnitt der Platine
wesentlich erhöht
wird.
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Ferner
ist ein derartiges Problem, das mit dem Stand der Technik einhergeht,
aufgetreten, dass eine geeignete Position der Auslegung einer bestimmten
Hochgeschwindigkeits-Signalleitung, die ein Problem verursacht,
nicht präzise
dahingehend bestimmt werden kann, wie weit weg von dem Kantenabschnitt
und wie nahe an der Mitte der Platine sie ausgelegt werden sollte,
um das Problem zu lösen.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Lösung des
oben erwähnten
Problems, das mit der herkömmlichen
Auslegung der gedruckten Schaltungsplatine einhergeht, in Erwägung gezogen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System
zum Überprüfen einer
Verdrahtungskonfiguration einer gedruckten Schaltungsplatine bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
System bereitzustel len, das in der Lage ist, eine geeignete Position
einer Verdrahtungsauslegung für
Hochgeschwindigkeitssignale auf einer Energieversorgungsebene zu
spezifizieren. Hier ist die zweckmäßige Position der Auslegung eine
derartige Position, die in der Lage ist, die nachteilige elektromagnetische
Wirkung auf andere Verdrahtungsschichten abzumildern.
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Um
die oben erwähnten
Probleme zu lösen, ist
ein Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
zum Überprüfen einer
Konfiguration einer Verdrahtung, die vorläufig auf einer gedruckten Schaltungsplatine
gestaltet und ausgelegt ist, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Das System in Übereinstimmung
mit der einen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann umfassen: eine Objektbestimmungseinheit
zum Bestimmen, ob eine Objektbestimmungseinheit zum Bestimmen des
Vorhandenseins einer Hochgeschwindigkeits-Signalverdrahtung durch
ein Extrahieren (Abtasten) einer Kombination eines Treibers und
eines Empfängers eins-zu-eins
aus einer Gruppe von Komponenten, die an der oben erwähnten Verdrahtung
existieren, ein Extrahieren einer Schaltungsinformation, die einen
Treiber betrifft, der einer der Kombination entspricht, und auf
der Grundlage eines Ergebnisses einer Evalution unter Verwendung
eines Bestimmungsausdrucks, der zumindest einen Teil der Schaltungsinformation
als seine Variable enthält;
eine Segmentextraktions-(Abtast-)-Einheit zum Extrahieren eines Segments,
das am nächsten
an einer Kante der Platine ist, aus einer Gruppe von Segmenten,
die jeweils einen Satz einer minimalen Einheit einer Konfiguration
der oben erwähnten
Verdrahtung definieren; eine Ebenenkante-Spezifizierungseinheit zum Spezifizieren
einer Ebenenkante, die einen kürzesten
senkrechten Abstand relativ zu der Verdrahtungsverbindung zwischen
einem Treiber und einem Empfänger in
dem Segment aufweist, durch ein Untersuchen ihrer Verdrahtungskonfiguration
in dem oben extrahierten Segment; eine Messeinheit für einen
senkrechten Abstand zum Messen eines senkrechten Abstands relativ
zu der Verdrahtung, die von dem Treiber zu dem Empfänger in
dem Segment verläuft;
eine Zwischenschichtabstands-Berechnungseinheit zum Berechnen eines minimalen
Zwischenschichtabstands, der zwischen der Verdrahtungsschicht des
Segments und der Ebenenschicht erforderlich ist, auf der Grundlage
eines Typs der Verdrahtungskonfiguration und einer Schaltungsauslegungsspezifikation
des oben extrahierten Segments; eine Abstandsbestimmungseinheit
zum Vergleichen des senkrechten Abstands, der obenstehend gemessen
ist, und des Zwischenschichtabstands, der obenstehend berechnet ist;
und eine Nachrichtenanzeigeeinheit zum Anzeigen einer Nachricht,
die eine vorbestimmte Instruktion enthält, die der Verdrahtung entspricht,
auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Bestimmung durch die Abstandsbestimmungseinheit.
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In Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Verdrahtungsauslegungs-Unterstützungssystem
zum Unterstützen
einer Auslegung einer Signalleitungsverdrahtung auf einer Schaltungsplatine
bereitgestellt. Das Auslegungsunterstützungssystem der weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann umfassen: eine Bestätigungseinheit
zum Bestätigen
eines Vorhandenseins einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitung in
einer Energieversorgungsebene; eine Einheit zum Messen einer Auslegung
einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitungsverdrahtung, wenn die Hochgeschwindigkeits-Signalleitungsverdrahtung
existiert, und die vorläufig
auf der Energieversorgungsebene ausgelegt ist (nämlich eines senkrechten Abstands "dist" von der Kante der
Masse-Ebenenschicht oder der Energieversorgungs-Ebenenschicht zu
der Verdrahtung), zum Berechnen eines minimalen Abstands, der erforderlich ist
(für den
oben erwähnten
senkrechten Abstand der Auslegung der Hochgeschwindigkeits-Signalleitungsverdrahtung)
unter Verwendung vorbestimmter mathematischer Ausdrücke auf
der Grundlage der Schaltungsauslegungsspezifikation der Hochgeschwindigkeits-Signalleitungsverdrahtung,
und zum Vergleichen des senkrechten Abstands "dist",
der obenstehend gemessen ist, mit dem dafür erforderlichen minimalen
Abstand, der obenstehend berechnet ist; und eine Einheit zum Anzeigen
einer geeigneten Nachricht, die einem spezifizierten Namen der Signalverdrahtung
entspricht, wenn der senkrechte Abstand "dist",
der obenstehend gemessen ist, nicht den dafür erforderlichen minimalen
Abstand überschreitet,
der obenstehend berechnet ist, wodurch es ermöglicht wird, dass eine sehr
effiziente Verdrahtungsauslegungs-Unterstützungsmaßnahme ausgeführt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
schematisches Verdrahtungsdiagramm, das eine Beziehung zwischen
einer Masse-(Energieversorgungs-)-Ebenenschichtkante und einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitung zeigt,
das durch ein Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem für eine gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen sind;
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2 ein
Diagramm einer Verdrahtungskonfiguration, die durch das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem für die gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen ist;
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3 ein
Diagramm einer weiteren Verdrahtungskonfiguration, die durch das
Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für die
gedruckte Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen ist;
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4 ein
Diagramm noch einer weiteren Verdrahtungskonfiguration, die durch
das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen ist;
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5 ein
Flussdiagramm (einen ersten Keil), das Betriebsschritte des Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystems der Erfindung
zum Unterstützen einer
Auslegungsmaßnahme
einer Verdrahtungsauslegung für
eine gedruckte Schaltungsplatine anzeigt;
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6 ein
Flussdiagramm (die letztere Hälfte),
das Betriebsschritte des Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystems der Erfindung
zum Unterstützen
einer Auslegungsmaßnahme
einer Verdrahtungsauslegung für
eine gedruckte Schaltungsplatine anzeigt;
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7 ein
schematisches Diagramm, das ein Beispiel von Verdrahtungsauslegungen
auf einer Verdrahtungsplatine zeigt, die von dem Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem für eine gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen sind;
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8 ein
schematisches Diagramm, das ein Beispiel von Verdrahtungskonfigurationen
in einer Verdrahtungsplatine zeigt, die von dem Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystems für eine gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfen sind;
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9 ein
Flussdiagramm (der erste halbe Teil), das Prozessschritte anzeigt,
wenn das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem für eine gedruckte
Schaltungsplatine der Erfindung für eine Auslegung einer gedruckten
Schaltungsplatine ausgeführt
wurde, die die Platinenverdrahtung, die in 6 gezeigt
ist, und die Verdrahtungskonfiguration, die in 7 gezeigt
ist, aufweist; und
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10 ein
Flussdiagramm (die letztere Hälfte),
das Prozessschritte anzeigt, wenn das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine gedruckte
Schaltungsplatine der vorliegenden Erfindung für eine Auslegung einer gedruckten
Schaltungsplatine ausgeführt
wurde, die die Platinenverdrahtung, die in 6 gezeigt ist,
und die Verdrahtungskonfiguration, die in 7 gezeigt
ist, aufweist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun spezifischer unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
im Folgenden beschrieben werden.
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1 ist
ein Verdrahtungsdiagramm, das eine Beziehung zwischen der Kante
einer Masse-(Energieversorgungs-)-Ebenenschicht und einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
auf einer Verdrahtungsplatine zeigt, die ein durch ein Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine gedruckte
Schaltungsplatine, das die vorliegende Erfindung verkörpert, zu überprüfendes Objekt
ist.
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Das
Verdrahtungsdiagramm, das in 1 gezeigt
ist, zeigt eine Energieversorgungsebene 1, und einen Treiber 11,
einen Empfänger 12 und
eine Hochgeschwindigkeits-Signalleitung 13, die den Treiber 11 und
den Empfänger 12 verbindet.
Der Treiber 11, der Empfänger 12 und die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung 13 sind
in der Energieversorgungsebene 1 bereitgestellt.
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Die 2 bis 4 sind
Verdrahtungskonfigurationsdiagramme, die Verdrahtungskonfigurationen
anzeigen, die einer Untersuchung durch das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterworfen sind.
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2 zeigt
eine Verdrahtungskonfiguration, die als eine Mikrostreifenleitung
bezeichnet wird, 3 zeigt eine weitere Konfiguration,
die als eine Einzelstreifenleitung bezeichnet wird, und 4 zeigt
eine noch weitere, die als eine Doppelstreifenleitung bezeichnet
wird.
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Die
Verdrahtungskonfiguration, die in 2 gezeigt
ist, weist eine Energieversorgungs-Ebenenschicht 21 und
eine Ver drahtung 22 auf, die über der Energieversorgungs-Ebenenschicht 21 bereitgestellt ist.
Die Verdrahtungskonfiguration, die in 3 gezeigt
ist, weist Energieversorgungs-Ebenenschichten 31 und eine
Verdrahtung 32 auf, die zwischen den Energieversorgungs-Ebenenschichten 31 eingebettet
ist. Die Verdrahtungskonfiguration, die in 4 gezeigt
ist, weist Energieversorgungs-Ebenenschichten 41 und zwei
Systeme einer Verdrahtung 42 auf, die zwischen den Energieversorgungs-Ebenenschichten 41 eingebettet
ist. Hier bedeutet die Ebenenschicht, dass ein leitender Bereich
der Ebenenschicht groß genug,
verglichen mit einem leitenden Bereich der entsprechenden Verdrahtung,
ist.
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Obwohl 2 eine
allgemeine Verdrahtungskonfiguration auf einer gedruckten Schaltungsplatine
zeigt, ist die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung, die in 1 angezeigt
ist, in eine Kategorie der Verdrahtung einzuschließen, die
in 2 definiert ist.
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Ferner
bezeichnet in den Verdrahtungskonfigurationen, die in den 2 bis 4 gezeigt
sind, eine Länge,
die mit einem Symbol "w" markiert ist, eine
Breite der Verdrahtung (μm);
eine Länge,
die mit einem Symbol "t" markiert ist, bezeichnet
eine Dicke der Verdrahtung (μm);
eine Länge,
die mit einem Symbol "h" markiert ist, bezeichnet
einen Zwischenschichtabstand (μm)
zwischen der Verdrahtung und der Ebenenschicht in der Mikrostreifenleitungskonfiguration;
eine Länge,
die mit einem Symbol "b" bezeichnet ist,
bezeichnet einen Abstand (μm)
zwischen zwei Ebenenschichten bei der Einzelstreifenleitungskonfiguration;
eine Länge,
die mit einem Symbol "a" markiert ist, bezeichnet
einen Abstand (μm)
zwischen ihrer Verdrahtung und einer Ebenenschicht, die am nächsten zu
der Verdrahtung in einer vertikalen Richtung bei den Einzelstreifenleitungs- oder
Doppelstreifenleitungskonfigurationen am nächsten liegt; eine Länge, die
mit einem Symbol "d" markiert ist, bezeichnet
einen Abstand (μm)
zwischen den beiden Systemen einer Verdrahtung bei der Doppelstreifenleitungskonfiguration;
ein Symbol "εr" bezeichnet eine
dielektrische Konstante zwischen den Energieversorgungs-Ebenenschichten 31 bei
der Einzelstreifenleitungs konfiguration, oder eine dielektrische
Konstante zwischen den Energieversorgungs-Ebenenschichten 41 bei
der Doppelstreifenleitungskonfiguration; ein Symbol "εreff" bezeichnet eine effektive
dielektrische Konstante zwischen der Energieversorgungs-Ebenenschicht 21 und
der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung 22 bei der Mikrostreifenleitungskonfiguration;
und ein Symbol "dist" bezeichnet einen
senkrechten Abstand (mm) zwischen der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
und der Kantenlinie der Energieversorgungsschicht.
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Nun
wird eine Funktion des Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystems für eine gedruckte
Schaltungsplatine gemäß der vorliegenden Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Folgenden beschrieben werden.
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Das
Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine gemäß der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise durch ein Computersystem, das eine
CPU, einen Speicher und Benutzerschnittstelleneinheiten, wie etwa
eine Tastatur und eine Anzeigevorrichtung enthält, verwirklicht werden.
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Gemäß dem Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine der vorliegenden Erfindung kann das Strahlungsrauschen,
das von der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
erzeugt wird, beträchtlich
in seiner Auslegungsstufe vorteilhaft unterdrückt werden, ohne die Erfordernis
eines Änderns
eines herkömmlichen
Auslegungsprozesses und ohne ein Erhöhen seiner Auslegungskosten.
Das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine umfasst die Schritte: Messen eines senkrechten
Abstands einer Hochgeschwindigkeits-Signalleitung, die vorläufig auf
einer Masse-(Energieversorgungs-)-Ebene angeordnet und ausgelegt
ist, und die ein Objekt einer Überprüfung ist,
relativ zu einer Schichtkante der Ebene oder einer Energieversorgungsebene,
die der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung am nächsten liegt; Berechnen eines
minimalen Abstands, der zwischen der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
und der Schichtkante der Ebene erforderlich ist, unter Verwendung
von Gleichungen (1) bis (6); Verifizieren, ob der senkrechte Abstand,
der obenstehend gemessen ist, kürzer als
der dazwischen erforderliche minimale Abstand ist, der obenstehend
berechnet ist, oder nicht, nämlich
Untersuchen, ob die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung zu nahe an
der Schichtkante der Masseebene oder der Energieversorgungsebene
angeordnet ist oder nicht; und wenn der tatsächlich gemessene Abstand kürzer als
der dazwischen erforderliche minimale Abstand ist, Anzeigen einer
Fehlermeldung, die eine Instruktion einschließt, die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung zu
dem Mittenabschnitt der Platine hinzuversetzen, um so in der Lage
zu sein, den minimalen notwendigen Abstand, der obenstehend berechnet
ist, sicherzustellen.
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Die 5 bis 6 zeigen
ein Flussdiagramm, das Betriebsschritte eines Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystems
anzeigt, das ein Verdrahtungsauslegungs-Unterstützungsverfahren für eine gedruckte
Schaltungsplatine in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einsetzt.
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Unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 5 und 6 und
auch unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 werden
die Betriebsschritte des Systems nun im Folgenden beschrieben werden.
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In
der folgenden Beschreibung bezeichnet ein Symbol "τ" eine Impulsbreite (sec) eines Stroms, der
durch die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung zwischen dem Treiber
und dem Empfänger
fließt,
ein Symbol "τr" bezeichnet eine
Anstiegszeit (sec) dieses Pulses, ein Symbol "fx" bezeichnet
eine maximal anwendbare Frequenz (MHz) des Stroms, der durch die Signalleitung
fließt,
und "Pegelfx" bezeichnet
einen Spannungspegel bei der maximalen anwendbaren Frequenz Fx des
Stroms, der durch die Signalleitung fließt.
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Ferner
sind die Symbole K1 bis K4 vorbestimmte Konstanten, und insbesondere
ist das Symbol K1 eine vorbestimmte maximale anwendbare Frequenz
(MHz) eines Stroms, der durch die Signallei tung fließt, während das
Symbol K2 ein vorbestimmter Referenzpegel für einen Spannungspegel bei
der maximalen anwendbaren Frequenz fx ist.
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Nun
wird Bezug genommen auf das Flussdiagramm, das in den 5 und 6 gezeigt
ist, und die Gleichungen (1) bis (7), die in der folgenden Beschreibung
zu verwenden sind. Die Gleichungen werden zusammen in dem letzten
Teil der Beschreibung beschrieben werden.
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Zunächst wird
in einem Schritt S1 eine Anfangsbedingung, die notwendig ist zum
Starten dieses Überprüfungssystems,
durch ein Einsetzen von Gleichung "1" eingerichtet.
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In
einem Schritt S2 werden sämtliche
Namen der Verdrahtung aus einer Schaltungsplatinen-Datenbank (nicht
gezeigt) extrahiert, die die Information betreffend der Schaltungsplatine
speichert.
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In
einem Schritt S3 werden sämtliche
Teile zusammen mit einem spezifizierten der Verdrahtung extrahiert,
und sie werden in eine Liste von Treibern und eine Liste von Empfängern gruppiert.
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In
einem Schritt S4 wird eine Kombinationsliste, die einen Treiber
und einen Empfänger,
die aus der Treiberliste und der Empfängerliste ausgewählt werden,
erstellt.
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In
einem Schritt S5 wird ein Paar eines Treibers und eines Empfängers aus
der Kombinationsliste, die obenstehend erstellt ist, ausgewählt, und
eine Schaltungsinformation des Treibers des Paars wird extrahiert.
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In
einem Schritt S6 wird ein konditionaler Ausdruck "1/(πτr) < fx" bestimmt, ob dieser
gilt, und wenn dieser Konditionalausdruck erfüllt ist, schreitet der Prozess
zu einem Schritt S8 fort, in welchem "Pegelfx" unter Verwendung
der Gleichung (2) berechnet wird, die später zu beschreiben ist, und
falls nicht, geht der Prozess zu einem Schritt S7.
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In
dem Schritt S7 werden Konditionausdrücke "1/(πτr) > fx" und "1/(πτr) < fx" bestimmt, ob diese gelten
oder nicht. Wenn sie erfüllt
sind, wird in einem Schritt S9 "Pegelfx" unter
Verwendung eines mathematischen Ausdrucks "3" berechnet,
der später
zu beschreiben ist, und falls nicht, wird in einem Schritt S10 "Pegelfx" unter Verwendung
eines mathematischen Ausdrucks (4) berechnet, der später beschrieben
werden wird, dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S11 fort.
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In
dem Schritt S11 wird, wenn ein Referenzpegel eines Stroms, der durch
die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung zwischen dem Paar des Treibers und
des Empfängers
fließt,
definiert ist, K2 zu sein, ein Konditionalausdruck, der die Konstante
K2 enthält,
nämlich
der Ausdruck (5) von "Pegelfx ≥ K2" bestimmt. Wenn dieser
Konditionalausdruck nicht erfüllt ist,
kehrt der Schritt zu dem Schritt S5 zurück, und wenn er erfüllt ist,
schreitet der Schritt zu dem folgenden Schritt S12 fort.
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In
dem Schritt S12 wird eine Vorbereitung ausgeführt, eine Verdrahtungskonfiguration,
die zwischen dem Paar des Treibers und des Empfängers ausgelegt ist, eins-zu-eins
sequentiell startend von der Seite des Treibers zu der Seite des
Empfängers über eine
Reihe der folgenden Schritte zu untersuchen.
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In
einem Schritt S13 wird aus einer Gruppe, die eine Mehrzahl von Minimalkonfigurationseinheiten
(Segmenten) einer Verdrahtung umfasst, ein Segment A, das der Kante
der Platine am nächsten ist,
extrahiert.
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In
einem Schritt S14 wird eine Verdrahtungskonfiguration des Segments
A überprüft, um eine Kante
der Ebene, die am nächsten
dazu liegt, zu spezifizieren. Die folgende Beschreibung wird unter
Bezugnahme auf 6 ausgeführt werden.
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In
einem Schritt S15 wird ein Abstand von dem Segment A zu der Kante
der Ebene, die spezifiziert ist, dazu die nächste zu sein, bestimmt.
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In
einem Schritt S16 wird bestimmt, ob ihre Verdrahtungskonfiguration
bezüglich
dem Segment A eine Mikrostreifenleitung ist oder nicht, und wenn sie
die Mikrostreifenleitung nicht ist, rückt der Schritt zu einem Schritt
S17 vor, und wenn sie diese ist, schreitet der Schritt zu einem
Schritt S18 fort.
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In
dem Schritt S17 wird bestimmt, ob ihre Verdrahtungskonfiguration
bezüglich
dem Segment A eine Einzelstreifenleitung oder eine Doppelstreifenleitung
ist, und wenn sie weder die Einzelstreifenleitung noch die Doppelstreifenleitung
ist, schreitet der Prozess zu einem Schritt S26 fort, der später beschrieben
werden wird, und wenn sie die Einzelstreifenleitung oder die Doppelstreifenleitung
wird, bewegt sich der Prozess zu einem Schritt S19, der später beschrieben
werden wird.
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In
dem Schritt S18 wird ein Abstand "h" zwischen
der Verdrahtungsschicht und der Ebenenschicht bestimmt, dann bewegt
sich der Prozess zu einem Schritt S20, der später zu beschreiben ist.
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In
dem Schritt S19 wird ein Abstand "a" zwischen
der Verdrahtungsschicht und der Ebenenschicht bestimmt, dann schreitet
der Prozess zu einem Schritt S21 fort, der später zu beschreiben ist.
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In
dem Schritt S20 wird ein mathematischer Ausdruck (6) berechnet,
es wird nämlich
bestimmt, ob der senkrechte Abschnitt, der durch das Symbol "dist" bezeichnet ist,
einen Wert von "K3(konstant) × h" überschreitet oder nicht, und
wenn dem so ist, schreitet der Schritt zu einem Schritt S26, der
später zu
beschreiben ist, fort, und wenn dem nicht so ist, schreitet der
Schritt zu einem Schritt S22 fort, der später zu beschreiben ist.
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In
dem Schritt S21 wird ein mathematischer Ausdruck von (7) berechnet,
es wird nämlich
bestimmt, ob der senkrechte Abstand, der durch das Symbol "dist" bezeichnet ist,
einen Wert von "K4(konstant) × a" überschreitet oder nicht, und
wenn dem so ist, schreitet der Prozess zu einem Schritt S26 fort, falls
nicht, rückt
der Prozess zu einem Schritt S22 vor.
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In
dem Schritt S22 wird untersucht, ob eine weitere Ebene auf dem gleichen/auf
unterschiedlichen Potentialen zwischen der Kante der Ebene, die obenstehend
spezifiziert ist, und der Kante einer Ebene, die am nächsten dazu
in einer vertikalen Richtung liegt, existiert.
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In
einem Schritt S23 verschiebt sich, wenn eine weitere Ebene dazwischen
existiert, der Steuerungsschritt zu dem Schritt S26, der später zu beschreiben
ist, und falls nicht, rückt
der Prozess zu einem Schritt S24 vor.
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In
dem Schritt S24 wird eine Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht #1, die dem oben
erwähnten
Namen der Verdrahtung entspricht, für eine Anzeige ausgegeben.
Der Inhalt der Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht
#1 kann eine derartige Nachricht, wie etwa "die Verdrahtung (Segment A) von der
Kante der Ebene um einen spezifizierten Abstand (beispielsweise
20a und 20h) oder mehr beabstanden".
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Darauf
wird in einem Schritt S25 eine weitere Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht #2, die dem oben
erwähnten
Namen der Verdrahtung entspricht, für eine Anzeige ausgegeben.
Der Inhalt der weiteren Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht #2
kann eine derartige Nachricht, wie etwa "eine Schutzverdrahtung zwischen der
Verdrahtung (Segment A) und der Kante der Platine hinzufügen".
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In
dem Schritt S26 wird ein nächstes
Paar eines Treibers und eines Empfängers in der Kombinationsliste
in der Gruppe unter dem gleichen Namen der Verdrahtung überprüft.
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In
dem Schritt S27 wird, wenn sämtliche Kombinationen
der Treiber und der Empfänger
in der Kombinationsliste in dem gleichen Verdrahtungsnamen überprüft worden
sind, ein nächster
Name der Verdrahtung überprüft werden.
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In
einem Schritt S28 werden, wenn sämtliche Namen
der Verdrahtung und ihre Kombinationen der Treiber und der Empfänger überprüft worden
sind, sämtliche
der zuvor erwähnten
Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachrichten,
nämlich
die Nachrichten #1 und #2, die obenstehend beschrieben sind, angezeigt,
dann endet der Prozessfluss.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 7 ein Beispiel
von Verdrahtungskonfigurationen, die auf einer gedruckten Schaltungsplatine
ausgelegt sind, die einer Untersuchung durch das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, veranschaulicht.
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Die
Verdrahtung auf der Verdrahtungsplatine ("on-board"-Verdrahtung)
umfasst eine Energieversorgungsebene 7, einen Treiber 71 und
einen Empfänger 72,
die in der Energieversorgungsebene 7 bereitgestellt sind,
und eine Hochgeschwindigkeits-Signalleitung 73, die zwischen
dem Treiber 71 und dem Empfänger 72 angeschlossen
ist.
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Eine
Auslegungsspezifikation der zuvor erwähnten On-Board-Verdrahtung kann
beispielsweise wie folgt definiert werden.
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Jeweils
sind nämlich
definiert, ihr Signalverdrahtungs-(Leitungs-)-Name E1 zu sein; eine Gesamtlänge der
Verdrahtung 100,0 mm zu sein; ihr Treiber (D) ein IC100, 1 pin zu
sein; ihr Empfänger (R)
ein IC200, 1 pin zu sein; ihre Betriebsfrequenz 50,0 MHz zu sein;
ihre Pulsbreite (τ)
10,0 ns zu sein; ihre Anstiegszeit (τr) 1,0 ns zu sein; ihre Amplitude (A)
3,3 V zu sein; und ihr senkrechter Abstand "dist" zwischen
der Verdrahtung und der Ebenenkante 0,16 mm zu sein.
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8 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel von Verdrahtungskonfigurationen,
die auf einer Verdrahtungsplatine ausgelegt sind, die ein Objekt
einer Überprüfung durch
das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine der vorliegenden Erfindung ist.
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Eine
Auslegungsspezifikation der Verdrahtungskonfiguration der Verdrahtungsplatine,
die in 8 gezeigt ist, kann beispielsweise definiert sein, wie
folgt zu sein.
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Ein
Typ ihrer Verdrahtungskonfiguration ist nämlich eine Mikrostreifenleitung,
wobei eine Breite ihrer Verdrahtung "W" definiert
ist, 0,16 mm = 160 μm zu
sein; eine Dicke der Verdrahtung "t" 0,04
mm = 40 μm
zu sein; eine Höhe
der Verdrahtung "h" 0,10 mm = 100 μm zu sein;
eine effektive dielektrische Konstante "εreff" 4,3
zu sein; und ein senkrechter Stand "dist" zwischen
der Verdrahtung und der Kantenlinie der Ebene 0,16 mm zu sein.
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Die 9 und 10 sind
Flussdiagramme, die Prozessschritte anzeigen, die ausgeführt werden, wenn
das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine auf eine Untersuchung einer gedruckten
Schaltungsplatine angewandt wird, die die Schaltungsplatinenverdrahtung,
die in 7 angezeigt ist, und die Verdrahtungskonfiguration,
die in 8 angezeigt ist, umfasst.
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In
den Flussdiagrammen, die in den 9 und 10 angezeigt
sind, zeigt eine durchgezogene Linie einen Pfad von Prozessschritten
an, die tatsächlich
in dem vorliegenden Beispiel ausgeführt werden, und eine unterbrochene
Linie zeigt einen Pfad von Prozessschritten an, die in dem oben
erwähnten
Betriebsprozess in dem vorliegenden Beispiel nicht ausgeführt werden.
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Hier
ist in dem vorliegenden Beispiel gezeigt, dass die Prozessschritte,
die S1 bis S6, S8, S11 bis S16, S18, S20 und S22 bis S28 ausgeführt werden, und
die anderen Prozessschritte werden nicht ausgeführt.
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Die
oben erwähnten
Prozessschritte werden sequentiell folgend auf jeweilige Schritte
beschrieben werden, die tatsächlich
in dem vorliegenden Beispiel ausgeführt werden.
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Es
ist hier definiert, dass die Konstante K1 = 1200, d.h. eine gegebene
maximale, anwendbare Frequenz fx = 1200 MHz; Die Konstante K2 =
72,0, d.h. ein gegebener Referenzpegel soll 72,0 dBμV sein; und
die Konstanten K3 und K4 sollen 20 jeweils sein.
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Zunächst wird
in einem Schritt S1 als eine Anfangsbedingung eingestellt, das ihre
maximale anwendbare Frequenz fx = 1200 MHz und dass ihr Referenzpegel
= 72,0 dBμV
ist.
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In
einem Schritt S2 wird der Verdrahtungsname "E1" der
Platinenverdrahtung, die in den 7 und 8 angezeigt
ist, aus der Datenbank extrahiert, die Daten betreffend der zu überprüfenden Schaltungsplatine
speichert.
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In
Schritten S3 und S4 wird eine Kombinationsliste (IC100, IC200) aus
der Liste von Treibern (IC100) und der Liste von Empfängern (IC200)
erstellt.
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In
Schritten S, S6 und S8 werden Schaltungsvariablen, die durch Symbole "τ", "τr" bezeichnet sind,
aus der Schaltungsinformation über
den zuvor erwähnten
Treiber extrahiert, dann wird "Pegelfx = 87,3 dBμV" unter Verwendung der Gleichung (2)
berechnet.
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In
einem Schritt S11 wird der oben erwähnte Pegelfx =
87,3 dBμV
mit dem oben erwähnten
Referenzpegel verglichen, d.h. 72,0 dBμV.
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In
Schritten S12 bis S14 wird als ein Ergebnis der Untersuchung der
Verdrahtungskonfiguration der Platinenverdrahtung unter dem Verdrahtungsnamen
von E1 eine Existenz des Segments A, das am nächsten an der Platinenkante
liegt, bestätigt,
und die Kante seiner Ebene wird spezifiziert.
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Unter
Bezugnahme auf 10 wird in einem Schritt S15
der senkrechte Abstand "dist" zwischen dem Segment
A und seiner nächsten
Ebenenkante bestimmt, beispielsweise 0,16 mm zu sein.
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In
Schritten S16 und S18 wird bestimmt, ob seine Verdrahtungskonfiguration
des Segments A eine Mikrostreifenleitung ist oder nicht, dann wird
seine Anordnung, d.h. sein vertikaler Abstand "h" zwischen
der Verdrahtungsschicht und der Ebenenschicht bestimmt, beispielsweise
0,10 mm zu sein.
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In
einem Schritt S20 werden der senkrechte Abstand "dist = 0,16 mm" der Ebenenkante am nächsten zu
dem Segment A und der Wert der Konstante "K3" mal
dem Abstand "h", der obenstehend gemessen
ist, "K3 × h = 2,0
mm" verglichen,
dann rückt
in Abhängigkeit
von seinem Ergebnis der Prozess zu einem Schritt S22 vor.
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In
Schritten S22 und S23 wird verifiziert, dass keine andere Ebene
zwischen der Kante der Ebenenschicht, die obenstehend spezifiziert
ist, und einer Kante seiner nächsten
Platinenschicht existiert.
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In
einem Schritt S24 wird die Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht #1, die dem oben
erwähnten
Verdrahtungsnamen E1 entspricht, für eine Anzeige ausgegeben.
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In
einem Schritt S25 wird eine weitere Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachricht #2, die gleichermaßen dem
Verdrahtungsnamen E1 entspricht, für eine Anzeige ausgegeben.
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In
Schritten S26 bis S25 wird verifiziert, dass kein anderer Verdrahtungsname
existiert, und dass die zuvor erwähnten Gegenmaßnahmen-Instruktionsnachrichten
#1 und #2 angezeigt werden, dann endet der Fluss der Überprüfung.
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Ein
Ergebnis von Messungen von Magnetfeldern, die für zwei Fälle des senkrechten Abstands "dist" zwischen der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
und der Masse-Ebenenkante ausgeführt
wurden, wenn dieser 0,16 mm betrug, und wenn dieser 12,5 mm betrug,
wird im Folgenden beschrieben werden.
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Nahmagnetfeldmessungen
wurden über
einer zu überprüfenden Fläche ausgeführt, indem
eine Magnetfeldsonde (eine Schleifenantenne) verwendet wurde, und
0 dBm von einem Nachführgenerator
in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 1 GHz eingegeben wurde.
Ein Bereich 7 m oberhalb der Schaltungsplatinenfläche wurde
in der X-Achsen-(Transversalen-)-Richtung und der Y-Achsen-(Longitudinalen-)-Richtung
gemessen. Als ein Ergebnis wurde die folgende Tatsache bestätigt, dass
in beiden Fällen der
senkrechten Abstände
von der Masse-Ebenenkante von 0,16 mm und 12,5 mm ihrer Magnetpegel beträchtlich
in einem weiten Bereich um 12 dB im Maximum abgefallen sind.
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Dementsprechend
ist nachgewiesen, dass das Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem
für eine
gedruckte Schaltungsplatine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, eine sehr effiziente
On-Board-Verdrahtungsauslegung zu unterstützen, die in der Lage ist,
störendes,
elektromagnetisches Strahlungsrauschen von der gedruckten Schaltungsplatine
signifikant zu unterdrücken.
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(Beschreibung der mathematischen Ausdrücke)
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Die
mathematischen Ausdrücke,
auf die in der voran stehenden Beschreibung Bezug genommen wird,
werden nun im Folgenden beschrieben.
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In
der folgenden Beschreibung bezieht sich jedoch, obwohl das Symbol
A eine Amplitude (V) eines Pulsstroms, der durch die Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
fließt,
bezeichnet, das andere Symbol das gleiche, wie bereits beschrieben.
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Im
Folgenden werden nun die mathematischen Ausdrücke, auf die in den Prozessschritten
in den oben erwähnten
Flussdiagrammen Bezug genommen wird, beschrieben werden.
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Unter
Bezugnahme auf den Schritt S1 ist eine Gleichung (1) wie folgt. fx = K1 (1)
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Dann
ist unter Bezugnahme auf die Schritte S6 und S8 in dem Flussdiagramm,
das in den 5 und 9 gezeigt
ist, ein Konditionalausdruck (2) wie folgt. FALLS 1/(π × τr) < fx DANN
Pegelfx = 120 + 20log10 (A × τr/τ)
– 40log10 (fx × π × τr) (2)
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Ferner
ist betreffend die Schritte S7 und S9 in dem Flussdiagramm, das
in den 5 und 9 gezeigt ist, ein Konditionalausdruck
(3) wie folgt. FALLS 1/(π × τr) ≥ fx UND 1/(π × τr) < fx DANN
Pegelfx = 120 + 20log10 (A/[fx × π × τ]) (3)
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Ferner
noch ist betreffend die Schritte S7 und S10 in dem Flussdiagramm
der 5 und 9 ein Konditionalausdruck (4)
wie folgt. FALLS 1/(π × τ) ≥ fx DANN
Pegelfx = 120 + 20log10A (4)
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Als
nächstes
ist, betreffend den Schritt S11 in dem Flussdiagramm, das in den 5 und 9 gezeigt
ist, eine Bestimmungsgleichung (5) wie folgt. Pegelfx ≥ K2 (5)
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Dann
ist betreffend den Schritt S20 in dem Flussdiagramm, das in den 6 und 10 gezeigt
ist, eine Bestimmungsgleichung (6) wie folgt. dist ≤ K3 × h (6)
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Schließlich ist
betreffend den Schritt S21 in dem Flussdiagramm, das in den 6 und 10 gezeigt
ist, eine weitere Bestimmungsgleichung (7) wie folgt. dist ≤ K4 × a (7)
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Im
Wege eines Beispiels kann ein Computerprogramm zum Ausführen der
Prozessschritte, wie etwa in dem Flussdiagramm der 5 und 6, gemäß dem Verdrahtungskonfigurations-Überprüfungssystem für eine gedruckte
Schaltungsplatine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Ausführungsform
in einem Computer-lesbaren Speichermedium, wie etwa einer CD-ROM,
einem Magnetband oder dergleichen bereitgestellt werden. Dann kann
ein Computer, der in seiner Kategorie zumindest einen Mikrocomputer,
einen Personalcomputer und einen Mehrzweckcomputer einschließt, verwendet
werden, um ein derartiges Computerprogramm aus dem Speichermedium
auszulesen, um dasselbe auszuführen.
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Gemäß den Merkmalen
der vorliegenden Erfindung, wie sie obenstehend beschrieben ist,
wird wegen der Bereitstellung der Einrichtungen zum Berechnen des
minimalen erforderlichen Abstands (senkrechte/vertikale Abstände) zwischen
der Position der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung, die vorläufig in
der Energieversorgungsebene ausgelegt wurde, und der Masse-Ebenenkante oder
der Energieversorgungs-Ebenenkante usw., dann zum Vergleichen desselben
mit dem gemessenen Abstand, und wenn die Position der Hochgeschwindigkeits-Signalleitung
darauf bestimmt ist, nicht geeignet zu sein, dann eine geeignete
Instruktion angezeigt, die der Signalleitung unter dem spezifizierten
Namen entspricht, wodurch sichergestellt wird, dass eine effiziente
und effektive Anordnungs- Unterstützungsmaßnahme zum
Unterstützen
der Verdrahtungsauslegungs-Anordnung auf der gedruckten Schaltungsplatine
erreicht wird.