Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно - к способам их трассировки.The invention relates to the design of printed circuit boards, and in particular to methods for tracing them.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип обычный способ резервирования на печатной плате, когда резервируемая схема размещена на одном участке печатной платы, а резервирующая - на соседнем.The closest technical solution is the conventional prototype method selected for the prototype on the printed circuit board, when the redundant circuit is located on one section of the circuit board, and the backup circuit is located on the adjacent one.
Недостатком этого способа является отсутствие полезных взаимных влияний, в частности, за счет электромагнитных связей между резервируемым и резервным проводниками резервируемой и резервной цепей во время работы одной их них.The disadvantage of this method is the lack of useful mutual influences, in particular, due to electromagnetic links between the redundant and backup conductors of the redundant and backup circuits during operation of one of them.
Предлагается способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием, включающий трассировку резервируемых и резервных проводников с опорным проводником в виде отдельного слоя, отличающийся тем, что резервируемая и резервная цепи имеют один опорный проводник, резервируемые и резервные проводники одноименных цепей прокладываются парами, параллельно друг другу, на одном слое, с минимально технологически допустимым зазором между резервируемым и резервным проводниками, вдоль которых этот зазор заполняется материалом с относительной диэлектрической проницаемостью, большей, чем у материала подложки печатной платы.A method for tracing printed conductors with an additional dielectric for redundant circuits is proposed, including tracing redundant and redundant conductors with a supporting conductor in the form of a separate layer, characterized in that the redundant and backup circuits have one supporting conductor, redundant and backup conductors of the same circuit are laid in pairs, in parallel to each other, on one layer, with the minimum technologically permissible gap between the redundant and redundant conductors, along which this gap It is filled with material with a relative dielectric constant greater than that of the material of the PCB substrate.
Техническим результатом является уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. В случае выхода из строя резервируемой цепи в резервной цепи будет достигаться аналогичный технический результат.The technical result is a decrease in the susceptibility of the reserved circuit to external conducted emissions and a decrease in the level of conducted emissions from the reserved circuit. In case of failure of the redundant circuit in the backup circuit, a similar technical result will be achieved.
Технический результат достигается за счет того, что помеховый импульс, длительность которого меньше разности задержек четной и нечетной мод в структуре связанной линии, образованной парой проводников резервируемой и резервной цепей, подвергается разложению на импульсы меньшей амплитуды, а помеха на заданной частоте может значительно ослабляться за счет резонансов.The technical result is achieved due to the fact that the interference pulse, the duration of which is less than the delay difference between the even and odd modes in the structure of the coupled line formed by a pair of conductors of the reserved and backup circuits, is decomposed into pulses of smaller amplitude, and the interference at a given frequency can be significantly attenuated due to resonances.
Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения импульсной помехи с ЭДС 2 В и длительностями фронтов и плоской вершины по 100 пс в структуре связанных линий длиной 1 м (фиг. 1). Геометрические параметры проводников структуры: d=w=300 мкм, s=100 мкм, t=65 мкм. Толщина диэлектрической подложки h=510 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость подложки εr1=4,2, диэлектрическое заполнение вокруг структуры - воздух (εr=1). Изменение значения диэлектрического заполнения зазора между трассами (фиг. 2) влияет на разность погонных задержек нечетной и четной мод структуры (Δτ), позволяя увеличить ее значение от 0,8 нс/м при εr2=1 до нуля при εr2=4,2, а при εr2>εr1 до 4 нс/м при εr2=29. Номинал резисторов R был выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод.Achievability of the technical result is demonstrated by the example of the propagation of impulse noise with a 2 V EMF and durations of fronts and flat tops of 100 ps in the structure of connected lines 1 m long (Fig. 1). The geometric parameters of the structure conductors: d = w = 300 μm, s = 100 μm, t = 65 μm. The thickness of the dielectric substrate h = 510 μm, the relative dielectric constant of the substrate ε r1 = 4.2, the dielectric filling around the structure is air (ε r = 1). A change in the dielectric filling of the gap between the paths (Fig. 2) affects the difference in the linear delays of the odd and even modes of the structure (Δτ), allowing it to increase from 0.8 ns / m at ε r2 = 1 to zero at ε r2 = 4, 2, and for ε r2 > ε r1 up to 4 ns / m for ε r2 = 29. The value of the resistors R was chosen equal to the geometric mean of the wave impedances of the even and odd modes.
Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервной трассы выполняет пассивный проводник. Результаты квазистатического моделирования временного отклика на ближнем и дальнем концах резервируемой трассы (точки V1 и V3 на фиг. 1б) при εr2=29 показывают два импульса разложения с амплитудами 0,4 В (фиг. 3), что в два с половиной раза меньше уровня импульсной помехи (1 В) в начале линии. Разложение импульсной помехи на два импульса меньшей амплитуды (и, как следствие, уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям) обусловлено разностью задержек четной и нечетной мод в структуре связанных линий. В случае подачи импульсной помехи между пассивным и опорным проводниками, на дальнем конце активного проводника будет наблюдаться аналогичный временной отклик. Сравнение частотных откликов (фиг. 4) одиночной и связанных микрополосковых линий показывает наличие резонансных частот (спектральных составляющих с нулевой амплитудой), что позволяет значительное ослабление спектральных составляющих вблизи этих частот.Impulse noise was applied between the redundant path (active conductor) and the reference conductor, the passive conductor performs the function of the backup path. The results of quasistatic modeling of the temporal response at the near and far ends of the reserved path (points V1 and V3 in Fig. 1b) at ε r2 = 29 show two decomposition pulses with amplitudes of 0.4 V (Fig. 3), which is two and a half times less pulse interference level (1 V) at the beginning of the line. The decomposition of pulsed noise into two pulses of smaller amplitude (and, as a consequence, a decrease in the susceptibility of the reserved circuit to external conducted emissions) is caused by the difference in the delays of the even and odd modes in the structure of coupled lines. In the case of impulse noise between the passive and reference conductors, a similar time response will be observed at the far end of the active conductor. A comparison of the frequency responses (Fig. 4) of a single and coupled microstrip lines shows the presence of resonant frequencies (spectral components with zero amplitude), which allows a significant attenuation of the spectral components near these frequencies.
Таким образом, результаты моделирования показывают, что предложенный способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием позволяет уменьшить восприимчивость резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшить уровень генерируемых кондуктивных эмиссий резервируемой цепью.Thus, the simulation results show that the proposed method for tracing printed conductors of circuits with redundancy reduces the susceptibility of the redundant circuit to external conducted emissions and reduces the level of generated conducted emissions of the redundant circuit.
