Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно - к способам их резервирования, компоновки и трассировки.The invention relates to the design of printed circuit boards, specifically to methods for their redundancy, layout and tracing.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ компоновки 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 [Патент на изобретение РФ №2614156. Способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием].The closest to the technical solution is chosen for the prototype method of layout of printed circuit boards for circuits with redundancy, when the reference conductor is made as separate layers on the redundant and redundant boards, the redundant and redundant boards are glued together with a dielectric layer with a relative permittivity of the redundant and backup boards, corresponding to each other, the routes of the reserved and backup chains are arranged in parallel and under each other in the bonding layer g electrical, redundant and redundant radio-electronic components are placed on opposite sides of the adherend and a redundant backup PCB [RF patent for invention №2614156. PCB layout method for redundant circuits].
Недостатком этого способа является отличие в трассировке резервируемой и резервной плат, обусловленное асимметричным положением выводов корпусов радиоэлектронных компонентов относительно слоя диэлектрика, склеивающего резервируемую и резервную платы, так что одноименные выводы компонентов оказываются не друг под другом (фиг. 1а). Из-за этого уменьшается длина отрезков связанных линий, образованных одноименными трассами резервной и резервируемых цепей в области трассировки выводов, что уменьшает полезные взаимные влияния за счет электромагнитных связей между резервируемой и резервной одноименными трассами резервируемой и резервной плат.The disadvantage of this method is the difference in the routing of the reserved and backup boards, due to the asymmetric position of the terminals of the electronic components housings relative to the dielectric layer gluing the redundant and backup boards, so that the components of the same name are not under each other (Fig. 1a). Because of this, the length of the segments of the connected lines formed by the reserve routes of the same name and the reserved circuits in the terminal trace area is reduced, which reduces the beneficial mutual influences due to the electromagnetic links between the reserve and reserve routes of the reserve and reserve boards of the same name.
Предлагается способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием, 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, 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, отличающийся тем, что формовка выводов резервируемых компонентов выполняется в одном направлении относительно плоскости корпуса компонента, а резервных - в обратном, а соответствующие друг другу резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются друг под другом.A method for assembling unshaped radioelectronic components on printed circuit boards for redundant circuits is proposed, including the mutual arrangement of redundant and redundant circuits, the layout and tracing of redundant and redundant circuit boards when the reference conductor is made as separate layers on the redundant and redundant boards, and the redundant and redundant boards are glued together dielectric with a relative dielectric constant greater than that of the dielectric substrates of the reserved and backup boards, the corresponding Each of the backup and backup circuit paths are arranged in parallel and under each other in the dielectric bonding layer, the backup and backup electronic components are placed on opposite sides of the backup and backup printed circuit boards that are glued, characterized in that the forming of the outputs of the backup components is performed in the same direction relative to the housing plane components, and the backup components — in the reverse, and the redundant and backup radio-electronic components corresponding to each other are placed pyr under another.
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 to reduce the susceptibility of the reserved chain to external conductive emissions and reduce the level of conductive emissions from the reserved chain. (In case of failure of the reserved chain in the backup chain, a similar technical result will be achieved.)
Технический результат достигается симметричным положением выводов корпусов радиоэлектронных компонентов относительно слоя диэлектрика, склеивающего резервируемую и резервную платы, так что одноименные выводы компонентов оказываются друг под другом (фиг. 1б). Из-за этого не уменьшается длина отрезков связанных линий, образованных одноименными трассами резервной и резервируемых цепей в области трассировки выводов, и не уменьшаются полезные взаимные влияния за счет электромагнитных связей между резервируемой и резервной одноименными трассами резервируемой и резервной плат. В итоге, 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 by the symmetrical position of the terminals of the housings of electronic components relative to the dielectric layer gluing the redundant and reserve boards, so that the same-named terminals of the components are under each other (Fig. 1b). Because of this, the length of the segments of connected lines formed by the reserve tracks of the same name and the reserved circuits in the terminal trace area does not decrease, and the beneficial mutual influences do not decrease due to the electromagnetic links between the reserve and backup routes of the reserve and backup boards. As a result, the interfering pulse, whose duration is less than the difference between the delays of 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 significantly weaken 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. 2). Геометрические параметры проводников структуры: w=300 мкм, t=65 мкм. Толщина слоя диэлектрика h=510 мкм, толщина подложки h1=200 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость слоя диэлектрика εr2=29, относительная диэлектрическая проницаемость подложки плат er1=5. Разность значений относительной диэлектрической проницаемости подложек плат и слоя диэлектрика влияет на разность погонных задержек нечетной и четной мод структуры (Δτ), которая для данной структуры составляет 6,5 нс/м (фиг. 3). Номинал всех резисторов выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод связанной линии.The achievability of the technical result is demonstrated by the example of the propagation of impulse noise with an emf of 2 V and durations of fronts and a flat top of 100 ps in the structure of connected lines with a length of 1 m (Fig. 2). Geometric parameters of the structure conductors: w = 300 μm, t = 65 μm. The thickness of the dielectric layer is h = 510 μm, the thickness of the substrate is h 1 = 200 μm, the relative dielectric constant of the dielectric layer is ε r2 = 29, the relative dielectric constant of the substrate of the substrate is e r1 = 5. The difference in the relative dielectric permeability of the substrate plates and the dielectric layer affects the difference in linear delays of the odd and even modes of the structure (Δτ), which for this structure is 6.5 ns / m (Fig. 3). The value of all resistors is chosen equal to the geometric mean of the wave impedances of the even and odd modes of the coupled line.
Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервной трассы выполнял пассивный проводник. Результаты квазистатического моделирования временного отклика на ближнем и дальнем концах резервируемой трассы показывают два импульса разложения с амплитудами 0,4 В (фиг. 4), что в 2,5 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 структуры, образованной данным способом компоновки. В случае подачи импульсной помехи между пассивным и опорным проводниками, на дальнем конце активного проводника будет наблюдаться аналогичный временной отклик. Сравнение частотных откликов (фиг. 5) одиночной и связанной 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 reserved route (active conductor) and the reference conductor, the passive conductor performed the function of the backup route. The results of quasi-static simulation of the time response at the near and far ends of the reserved path show two decomposition pulses with amplitudes of 0.4 V (Fig. 4), which is 2.5 times less than the level of impulse noise (1 V) at the beginning of the line. The decomposition of impulse noise into two pulses of smaller amplitude (and, as a consequence, a decrease in the susceptibility of the reserved circuit to external conductive emissions) is due to the difference in the delays of the even and odd modes of the structure formed by this layout method. In the case of a pulsed interference between the passive and reference conductors, a similar time response will be observed at the far end of the active conductor. Comparison of the frequency responses (Fig. 5) of single and connected 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 layout method allows to reduce the susceptibility of the reserved chain to external conductive emissions and to reduce the level of generated conductive emissions by the reserved chain.
