Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их резервирования и трассировки.The invention relates to the design of printed circuit boards, and in particular to methods for their reservation and tracing.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ компоновки многослойных печатных плат для цепей с резервированием, когда 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 противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной печатных плат [Заявка на патент на изобретение №2015137532].The closest technical solution is the prototype method of arranging multilayer printed circuit boards for redundant circuits, when the reference conductor is made in separate layers on the redundant and redundant circuit boards, the redundant and redundant circuit boards are glued together with a dielectric layer with a relative permittivity greater than that of dielectric the substrates of the redundant and redundant circuit boards, the corresponding routes of the redundant and redundant circuits are located in parallel and under each other in the vayuschem dielectric layer, and a redundant standby radio-electronic components are placed on opposite sides of the adherend and a redundant backup PCB [patent application for an invention №2015137532].
Недостатком этого способа является лишь однократное резервирование с частичным использованием полезных взаимных влияний: лишь лицевой связи между трассами.The disadvantage of this method is only a one-time reservation with partial use of useful mutual influences: only face-to-face communication between the routes.
Предлагается способ трехкратного резервирования цепей, включающий взаимное расположение резервируемой и резервных цепей, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат, когда 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, отличающийся тем, что дополнительно введены две резервные цепи, соответствующие друг другу фрагменты трасс резервируемой и резервных цепей располагаются параллельно друг другу в склеивающем слое диэлектрика, резервируемая и одна резервная цепи располагаются на резервируемой плате, две другие резервные цепи располагаются на резервной плате, трассы данных резервных цепей располагаются на одном уровне, резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной печатных плат.A method of triple redundancy of circuits is proposed, including the relative positions of the redundant and redundant circuits, the layout and tracing of the redundant and redundant circuit boards, when the reference conductor is made in the form of separate layers on the redundant and redundant circuit boards, the redundant and redundant circuit boards are glued together with a dielectric layer with a relative dielectric constant greater than than that of the dielectric substrates of the redundant and redundant boards, characterized in that two additional redundant circuits corresponding to other fragments of redundant and redundant circuit paths are parallel to each other in the bonding dielectric layer, redundant and one redundant circuit are located on the redundant circuit board, two other redundant circuits are located on the redundant circuit board, redundant circuit data paths are located on the same level, redundant and redundant electronic components are placed on opposite sides of the redundant and redundant printed circuit boards.
Техническим результатом является трехкратное резервирование с уменьшением восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям. В случае выхода из строя резервируемой цепи в резервной цепи будет достигаться аналогичный технический результат.The technical result is a threefold redundancy with a decrease in the susceptibility of the redundant circuit to external conducted emissions. 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 минимальной разности задержек мод структуры, образованной парой проводников резервируемой и резервных цепей и опорными проводниками, выполненными в виде плоскости, подвергается разложению на импульсы меньшей амплитуды, что становится возможным за счет лицевых и боковых связей между всеми проводниками и неоднородного диэлектрического заполнения.The technical result is achieved due to the fact that the interfering pulse, the duration of which is less than the minimum difference between the mode mode delays of the structure, formed by a pair of redundant and redundant conductors and reference conductors made in the form of a plane, is decomposed into pulses of smaller amplitude, which becomes possible due to the front and lateral connections between all conductors and inhomogeneous dielectric filling.
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=430 мкм, t=105 мкм, s=50 мкм. Толщина диэлектрической подложки h 2=130 мкм, расстояние от подложки до полигона земли h 1=1000 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость слоя диэлектрика ε r 2 =20, значение относительного диэлектрического заполнения подложки плат ε r 1=4,25. Номинал резисторов R (по существу являющихся импедансом компонентов) выбран равным 30 Ом. Погонные задержки мод равны: 6,9; 8,3; 11,5; 13,6 нс/м (вычисленные как корень квадратный из собственных значений произведения матриц погонных коэффициентов электромагнитной и электростатической индукции четырехпроводной полосковой линии передачи, образованной при реализации предлагаемого способа).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 are: w = 430 μm, t = 105 μm, s = 50 μm. The thickness of the dielectric substrate h 2 = 130 μm, the distance from the substrate to the earth polygon h 1 = 1000 μm, the relative dielectric constant of the dielectric layer ε r 2 = 20, the value of the relative dielectric filling of the substrate of the boards ε r 1 = 4.25. The value of the resistors R (essentially being the impedance of the components) is selected equal to 30 Ohms. Linear mode delays are equal to: 6.9; 8.3; 11.5; 13.6 ns / m (calculated as the square root of the eigenvalues of the product of the matrices of linear coefficients of the electromagnetic and electrostatic induction of the four-wire strip transmission line formed during the implementation of the proposed method).
Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервных трасс выполняют пассивные проводники. Результаты квазистатического моделирования временного отклика на ближнем и дальнем концах резервируемой трассы (точки 2 и 6 на фиг. 1б) показывают четыре импульса разложения с амплитудами 0,12. 0,24. 0,16 и 0,19 В соответственно (фиг. 2), что почти в 4 раза меньше уровня импульсной помехи (0,85 В) в начале линии. Разложение импульсной помехи на четыре импульса меньшей амплитуды (и как следствие уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктиным эмиссиям) обусловлено разностью задержек мод в структуре, образованной данными трассировкой и компоновкой печатных плат. В случае подачи импульсной помехи между любым из пассивных и опорным проводниками на дальнем конце активного проводника будет наблюдаться аналогичный временной отклик. Таким образом, результаты моделирования показывают, что предложенный способ трехкратного резервирования цепей позволяет уменьшить восприимчивость резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям.Impulse noise was fed between the redundant path (active conductor) and the reference conductor, passive conductors function as redundant paths. The results of quasistatic modeling of the temporal response at the near and far ends of the reserved route (points 2 and 6 in Fig. 1 b ) show four decomposition pulses with amplitudes of 0.12. 0.24. 0.16 and 0.19 V, respectively (Fig. 2), which is almost 4 times less than the level of impulse noise (0.85 V) at the beginning of the line. The decomposition of pulsed noise into four pulses of smaller amplitude (and, as a consequence, a decrease in the susceptibility of the reserved circuit to external conductive emissions) is caused by the difference in mode delays in the structure formed by these traces and the layout of printed circuit boards. In the case of impulse noise between any of the passive and reference conductors at the far end of the active conductor, a similar time response will be observed. Thus, the simulation results show that the proposed method of triple redundancy of the circuits can reduce the susceptibility of the reserved circuit to external conducted emissions.
