Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки.The invention relates to the design of printed circuit boards, specifically to methods for their layout.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ компоновки с резервированием, когда резервируемая схема размещается на одной печатной плате (резервируемой), а резервирующая - на другой (резервной), причем платы располагаются произвольно относительно друг друга [Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р., Дементьев А.С. Эффективность экранирования унифицированных электронных модулей. Известия вузов. Физика - 2012, - Том 55. №7/2. С. 89-92].The closest to the technical solution is the redundant layout method selected for the prototype, when the redundant circuit is located on one printed circuit board (redundant) and the redundant circuit is placed on the other (redundant) circuit, and the circuit boards are arranged arbitrarily relative to each other [M. Komnatnov, Gazizov T.R., Dementiev A.S. Shielding efficiency of unified electronic modules. University News. Physics - 2012, - Volume 55. No. 7/2. S. 89-92].
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 компоновки печатных плат, включающий взаимное расположение резервируемой и резервной плат, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат, отличающийся тем, что опорный проводник выполнен в виде отдельных слоев на резервируемой и резервной платах, резервируемая и резервная платы склеиваются слоем диэлектрика с относительной диэлектрической проницаемостью большей, чем у диэлектрических подложек резервируемой и резервной плат, соответствующие друг другу трассы резервируемой и резервной цепей расположены параллельно и друг под другом в склеивающем слое диэлектрика, резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на склеиваемых сторонах резервируемой и резервной печатных плат в слое склеивающего диэлектрика.A method of arranging printed circuit boards is proposed, including the relative positions of the redundant and redundant boards, the layout and tracing of the redundant and redundant boards, characterized in that the reference conductor is made in the form of separate layers on the redundant and redundant boards, the redundant and redundant boards are glued together with a dielectric layer with relative permittivity greater than that of the dielectric substrates of the redundant and redundant circuit boards, the corresponding redundant and redundant circuit paths are located parallel to and under each other in a gluing the dielectric layer, and a redundant standby radio-electronic components are placed on the bonded sides and redundant backup printed circuit boards in the layer of dielectric adhesive.
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 и опорными проводниками, выполненными в виде плоскости, 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 connected line formed by a pair of conductors of the reserved and backup circuits and reference conductors made in the form of a plane, 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: w=300 мкм, t=65 мкм. Толщина слоя склеивающего диэлектрика h=510 мкм, расстояние от подложки до полигона земли h1=500 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость слоя склеивающего диэлектрика εr2=10, значение относительного диэлектрического заполнения подложки плат εr1=5. Разность значений относительного диэлектрического заполнения подложек плат и слоя диэлектрика влияет на разность погонных задержек нечетной и четной мод структуры (Δτ), которая для данной структуры составляет 2 нс/м (фиг. 2). Номинал всех резисторов выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод связанной линии.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). Geometric parameters of the structure conductors: w = 300 μm, t = 65 μm. The thickness of the layer of bonding dielectric h = 510 μm, the distance from the substrate to the ground polygon h 1 = 500 μm, the relative dielectric constant of the layer of bonding dielectric ε r2 = 10, the value of the relative dielectric filling of the substrate of the boards ε r1 = 5. The difference in the values of the relative dielectric filling of the substrate of the boards and the dielectric layer affects the difference in the running delays of the odd and even modes of the structure (Δτ), which for this structure is 2 ns / m (Fig. 2). The nominal value of all resistors is chosen equal to the geometric mean of the wave resistances of the even and odd modes of the coupled line.
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 V2 и V4 на фиг. 1б) показывают два импульса разложения с амплитудами 0,44 В (фиг. 3), что в 2,25 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 структуры, образованной данным способом компоновки печатных плат. 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 связанной линий показывает наличие резонансных частот (спектральных составляющих с нулевой амплитудой), что позволяет значительное ослабление спектральных составляющих вблизи этих частот.The impulse noise was supplied 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 V2 and V4 in Fig. 1b) show two decomposition pulses with amplitudes of 0.44 V (Fig. 3), which is 2.25 times less than the level of impulse noise (1 C) at the beginning of the line. The decomposition of impulse noise into two pulses of smaller amplitude (and, as a result, a decrease in the susceptibility of the reserved circuit to external conducted emissions) is due to the difference in the delays of the even and odd modes in the structure formed by this method of layout of printed circuit boards. 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 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 компоновки 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 arrangement method allows to reduce the susceptibility of the reserved circuit to external conducted emissions and to reduce the level of generated conducted emissions by the reserved circuit.
