RU2726628C1 - Radio-electronic unit - Google Patents
Radio-electronic unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726628C1 RU2726628C1 RU2020100819A RU2020100819A RU2726628C1 RU 2726628 C1 RU2726628 C1 RU 2726628C1 RU 2020100819 A RU2020100819 A RU 2020100819A RU 2020100819 A RU2020100819 A RU 2020100819A RU 2726628 C1 RU2726628 C1 RU 2726628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- board
- boards
- elements
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0215—Grounding of printed circuits by connection to external grounding means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки конструкций печатных плат и радиоэлектронных блоков, которые могут использоваться в оптико-электронных приборах различного назначения.The invention relates to the development of designs for printed circuit boards and radio electronic units that can be used in optoelectronic devices for various purposes.
В настоящее время к оптико-электронным приборам (ОЭП) предъявляют высокие требования по электромагнитной совместимости, надежности, массогабаритным характеристикам и технологичности изготовления. Поэтому существует проблема повышения электромагнитной совместимости при сохранении или уменьшении массогабаритных характеристик ОЭП.At present, high requirements are imposed on optical-electronic devices (OED) in terms of electromagnetic compatibility, reliability, weight and size characteristics and manufacturability. Therefore, there is a problem of increasing the electromagnetic compatibility while maintaining or reducing the mass and size characteristics of the OES.
Известен радиоэлектронный блок (Патент РФ №2172081, МПК H05K 1/00 (2000.01), H05K 1/11 (2000.01), H05K 1/14 (2000.01), H05K 3/46 (2000.01) опубликованный 10.08.2001) содержащий многослойную печатную плату с числом проводящих слоев N≥6, в которой на наружных первом и N-м проводящих слоях размещены высокочастотный и низкочастотный соединители, а также печатные проводники, контактные площадки и электрорадиоэлементы, сгруппированные по функциональным зонам. Земляные плоскости расположены во внутренних проводящих слоях, соседствующих с наружными проводящими слоями.Known radio electronic unit (RF Patent No. 2172081, IPC
Недостатком радиоэлектронного блока является то, что экранирующие слои внутри печатной платы предназначены для экранирования элементов, находящихся в разных функциональных зонах на плате, и не обеспечивают достаточную защиту от внешних электромагнитных воздействий.The disadvantage of the radio electronic unit is that the shielding layers inside the printed circuit board are designed to shield elements located in different functional areas on the board and do not provide sufficient protection against external electromagnetic influences.
Так же известен радиоэлектронный блок (Патент РФ №2366125, МПК H05K 1/00 (2006.01), H05K 1/18 (2006.01), H05K 9/00 (2006.01), H05K 3/40 (2006.01), H05K 3/46 (2006.01) опубликованный 27.08.2009) который обеспечивает повышение эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех и радиопомех посредством использования в нем пространственных ресурсов печатных плат и изготовления защищающего от электромагнитных помех экрана путем заполнения припоем металлизированного паза, связывающего экранирующие печатные проводники и земляные плоскости.The radio electronic unit is also known (RF Patent No. 2366125, IPC
Недостатками является отсутствие неразъемных соединений между платами и корпусом блока, а также сложность монтажа радиоэлектронного блока, в процессе которого высока вероятность нарушения технологических норм, что приведет к снижению эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех.The disadvantages are the absence of permanent connections between the boards and the unit case, as well as the complexity of the installation of the radio-electronic unit, during which there is a high probability of violation of technological standards, which will lead to a decrease in the effectiveness of the protection of the radio-electronic unit from the effects of electromagnetic interference.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является радиоэлектронный блок (Патент РФ №174943, МПК H05K 9/00 (2006.01), опубликованный 14.11.2017), состоящий из корпуса, с выполненными в нем отверстиями для внешних разъемов, системную плату, крышку нижнюю, плату питания, модули электропитания, модули фильтра, корпус разделен на отсек силовой части и на отсек системной части. Общими признаками являются разделение электроники по функциональному назначению на две отдельные платы: плату питания и управления, на которой расположены элементы питания и управления и системную плату, на которой расположены чувствительные аналоговые радиоэлементы. Так же печатные платы имеют выходные разъемы, межплатные соединения, элементы и детали крепления, при этом платы имеют электрическую связь с корпусом (заземление).The closest to the claimed technical solution in terms of the technical essence and the achieved technical result is the electronic unit (RF Patent No. 174943, IPC
Основными недостатками прототипа являются необходимость разделения радиоэлектронного блока на изолированные отсеки, для организации защитного экрана между платами, а также необходимость применения внешнего защитного экрана в виде металлического корпуса от электромагнитных помех, что существенным образом влияет на массогабаритные характеристики приборов.The main disadvantages of the prototype are the need to divide the radio-electronic unit into isolated compartments, to organize a protective shield between the boards, as well as the need to use an external protective shield in the form of a metal case against electromagnetic interference, which significantly affects the weight and size characteristics of the devices.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение электромагнитной совместимости радиоэлектронного блока при сохранении плотной компоновки электроники и небольших массогабаритных характеристик.The technical objective of the present invention is to improve the electromagnetic compatibility of the radio electronic unit while maintaining a dense layout of electronics and small weight and size characteristics.
Технический результат достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем плату питания и управления, на которой расположены элементы питания и управления, и системную плату с расположенными на ней чувствительными аналоговыми радиоэлементами, выходные разъемы, выполненные на платах, межплатные соединения, модуль крепления, согласно настоящему изобретению элементы питания и управления расположены на внешней стороне платы питания и управления, чувствительные аналоговые радиоэлементы расположены на внешней стороне системной платы, межплатные соединения выполнены в виде встречных разъемов на платах, модуль крепления представляет собой крепежную металлическую раму с отверстиями для элементов крепления, расположенную между платами, при этом в стеке слоев обеих плат заложены экранирующие слои, которые соединены с крепежной рамой через металлизированные отверстия в платах и между которыми располагаются слои чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей, а в стеке слоев каждой платы имеются глухие переходные металлизированные отверстия для обеспечения перехода сигналов между внешними и ближайшими к ним крайними внутренними сигнальными слоями, а также скрытые переходные металлизированные отверстия для осуществления перехода сигналов между противоположными крайними внутренними сигнальными слоями.The technical result is achieved by the fact that in the electronic unit containing the power and control board, on which the power and control elements are located, and the system board with sensitive analog radio elements located on it, the output connectors made on the boards, board-to-board connections, the fastening module, according to this According to the invention, power and control elements are located on the outside of the power and control board, sensitive analog radio elements are located on the outside of the motherboard, board-to-board connections are made in the form of opposite connectors on the boards, the fastening module is a fastening metal frame with holes for fastening elements located between the boards , while the layer stack of both boards contains shielding layers, which are connected to the mounting frame through plated holes in the boards and between which layers of sensitive analog and high-speed digital circuits are located, and in the layer stack each This board has blind metalized vias to provide signal transitions between the outer and the nearest innermost signal layers, as well as hidden metallized vias for signal transitions between opposite outermost inner signal layers.
Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на Фиг. 1, 2, где:The essence of the invention, its feasibility and the possibility of industrial application are illustrated by the drawings shown in FIG. 1, 2, where:
Фиг. 1 - радиоэлектронный блок;FIG. 1 - electronic unit;
Фиг. 2 - стек слоев печатных плат.FIG. 2 - stack of layers of printed circuit boards.
Цифрами на Фиг. 1, 2 обозначены следующие позиции:The numbers in FIG. 1, 2 indicate the following positions:
1. радиоэлектронный блок;1. electronic unit;
2. плата питания и управления;2. power and control board;
3. элементы питания и управления;3. batteries and controls;
4. системная плата;4. motherboard;
5. чувствительные аналоговые радиоэлементы;5. sensitive analog radioelements;
6. выходные разъемы;6.output connectors;
7. межплатные соединения;7. board-to-board connections;
8. металлическая рама;8. metal frame;
9. отверстия на металлической раме;9. holes on the metal frame;
10. элементы крепления;10. fastening elements;
11. металлизированные отверстия в платах;11. plated holes in the boards;
12. экранирующие слои;12. shielding layers;
13. диэлектрические слои;13. dielectric layers;
14. глухие переходные металлизированные отверстия;14. blind transitional metallized holes;
15. скрытые переходные металлизированные отверстия;15. hidden vias plated;
16. слои чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей;16. layers of sensitive analog and high-speed digital circuits;
17. зазоры между печатными проводниками;17. gaps between printed conductors;
18. внешние сигнальные слои;18. external signal layers;
19. внутренние сигнальные слои.19. internal signal layers.
Радиоэлектронный блок 1 (фиг. 1) содержит плату питания и управления 2, на которой расположены элементы питания и управления 3, и системную плату 4 с расположенными на ней чувствительными аналоговыми радиоэлементами 5, а также модуль крепления, выполненный в виде металлической рамы 8 с отверстиями 9 для элементов крепления 10, при этом платы снабжены выходными разъемами 6, и межплатными соединениями 7.The radio electronic unit 1 (Fig. 1) contains a power and
Элементы питания и управления 3 расположены на лицевой стороне платы питания и управления 2, чувствительные аналоговые радиоэлементы 5 расположены на лицевой стороне системной платы 4, межплатные соединения 7 выполнены в виде встречных разъемов, расположенных на тыльной стороне плат, металлическая рама 8 модуля крепления расположена между тыльными сторонами плат 2 и 4, при этом плата питания и управления 2 и системная плата 4 выполнены многослойными, стеки слоев многослойных плат 2 и 4 содержат внешние 18 и внутренние 16, 19 сигнальные слои, диэлектрические 13 и экранирующие 12 слои, при этом внутренние сигнальные слои 16 чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей расположены между экранирующими слоями 12, контакт экранирующих слоев 12 с металлической рамой 8 осуществляется через сквозные металлизированные отверстия 11, выполненные в платах 2, 4 и металлической раме 8. В стеках слоев имеются глухие переходные металлизированные отверстия 14 для обеспечения перехода сигналов между внешними 18 и ближайшими к ним крайними внутренними 19 сигнальными слоями, а также скрытые переходные металлизированные отверстия 15 для осуществления перехода сигналов между противоположными крайними внутренними сигнальными слоями 19.Power and
Пример выполнения стека слоев печатных плат приведен на фиг. 2, который в частном случае исполнения по количеству и структуре стека слоев одинаков для обеих печатных плат.An example of the implementation of a stack of layers of printed circuit boards is shown in Fig. 2, which in the particular case of execution in terms of the number and structure of the layer stack is the same for both printed circuit boards.
На плате питания и управления 2 трассировка цепей элементов питания и цепей элементов управления выполнена на внешнем 18 и ближайшем к нему крайнем внутреннем сигнальном 19 слоях платы. Переход между слоями данных цепей выполнен при помощи глухих переходных отверстий 14. На следующем слое расположен земляной полигон, выполняющий роль экранирующего слоя 12. Стек слоев печатной платы выполнен в виде симметричной структуры, поэтому количество и назначение слоев относительно центрального диэлектрического слоя 13 одинаково. Между двумя экранирующими слоями 12 расположены слои 16 чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей. Экранирующие слои 12 соединены между собой скрытыми переходными отверстиями 15. Так же экранирующие слои 12 соединены с металлизированными крепежными отверстиями 11, через которые они соединены с металлической рамой 8 модуля крепления и корпусом изделия (на фиг. не показан) посредством элементов крепления 10. Всего печатная плата может состоять, например, из N≥8 слоев металлизации, в зависимости от количества расположенных на ней радиоэлементов и количества электрических связей между ними.On the power and
Структура стека слоев системной платы 4 выполняется аналогичным образом. На внешней стороне 5 системной платы 4 расположены чувствительные аналоговые радиоэлементы, а слои 16 чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей расположены на внутренних слоях между экранирующими слоями 12, соединенными с металлизированными отверстиями 11 и металлической рамой 8 элементами крепления 10.The structure of the layer stack of the motherboard 4 is performed in a similar way. Sensitive analog radioelements are located on the
Работу устройства можно описать следующим образом.The operation of the device can be described as follows.
Во время работы на плате питания и управления 2 формируются напряжения, необходимые для функционирования системной платы 4 и узлов изделия, для которого предназначен радиоэлектронный блок 1. Процесс формирования напряжений питания неизбежно сопровождается электромагнитными помехами. Эти электромагнитные помехи не оказывают влияния на работу системной платы 4, т.к. в предложенном техническом решении они локализованы на лицевой стороне платы питания и управления 2, благодаря чему чувствительные радиоэлементы 5, расположенные на лицевой стороне системной платы 4 защищены от их воздействия. При этом плата питания и управления 2 и системная плата 4 так же имеет хорошую защиту от внешних электромагнитных помех, т.к. чувствительные аналоговые и высокоскоростные цифровые цепи находятся на внутренних слоях 16 печатных плат 2, 4 между экранирующими слоями 12, которые соединены между собой глухими переходными отверстиями 14 по всем границам экранирующих земляных слоев 12, что обеспечивает наличие замкнутого контура вокруг чувствительных аналоговых и высокоскоростных цифровых цепей. Наличие глухих переходных отверстий 14 позволяет обеспечить протекание токов питания на внешних слоях печатных плат без сквозного перехода между слоями, что позволяет минимизировать количество разрывов в экранирующих слоях 12, благодаря чему электромагнитные поля, возникающие на границах разрывов вследствие увеличения индуктивности, не оказывают воздействия на чувствительные аналоговые и высокоскоростные цифровые цепи.During operation, on the power supply and
В заявленном решении электро- и радиоэлементы на платах сгруппированы таким образом, что элементы питания и управления вынесены на лицевую сторону платы питания и управления, а чувствительные аналоговые радиоэлементы расположены на лицевой стороне системной платы. Это позволяет локализовать электромагнитные помехи на лицевой стороне платы питания и управления и не оказывать влияния на корректную работу системной платы, а также повысить плотность компоновки электроники. В отличие от прототипа, где роль экрана выполняет разделительная стенка между платами, в радиоэлектронном блоке дополнительный экран между платами отсутствует, а его функцию выполняют земляные экранирующие слои внутри стека слоев печатных плат, которые защищают чувствительные аналоговые и высокоскоростные цифровые цепи от внешних электромагнитных воздействий. В предложенном техническом решении отсутствуют сквозные переходные отверстия, экранирующие слои соединяются с металлизированными отверстиями печатных плат, которые устанавливаются на металлическую раму и имеют электрическую связь с корпусом. Это дополнительно позволяет избавиться от влияния внешних электромагнитных помех, что ведет к повышению электромагнитной совместимости заявленного устройства в целом. При этом платы выполнены с возможностью стыковки непосредственно друг в друга при помощи межплатных соединений, а модуль крепления представляет собой металлическую раму с отверстиями, что в совокупности с вышеуказанными достоинствами позволяет улучшить массогабаритные характеристики радиоэлектронного блока.In the claimed solution, the electrical and radio elements on the boards are grouped in such a way that the power and control elements are placed on the front side of the power and control board, and the sensitive analog radio elements are located on the front side of the motherboard. This allows you to localize electromagnetic interference on the front side of the power and control board and not affect the correct operation of the motherboard, as well as increase the density of the electronics layout. Unlike the prototype, where the role of the screen is played by the dividing wall between the boards, in the electronic unit there is no additional screen between the boards, and its function is performed by ground shielding layers inside the stack of PCB layers, which protect sensitive analog and high-speed digital circuits from external electromagnetic influences. In the proposed technical solution, there are no through vias, the shielding layers are connected to the metallized holes of the printed circuit boards, which are installed on a metal frame and have an electrical connection with the case. This additionally allows you to get rid of the influence of external electromagnetic interference, which leads to an increase in the electromagnetic compatibility of the claimed device as a whole. In this case, the boards are made with the possibility of docking directly into each other using board-to-board connections, and the fastening module is a metal frame with holes, which, together with the above advantages, makes it possible to improve the weight and size characteristics of the electronic unit.
Предлагаемое изобретение технически осуществимо и промышленно реализуемо на приборостроительном предприятии, проведенные испытания подтверждают достижение заявленного технического результата.The proposed invention is technically feasible and industrially realizable at an instrument-making enterprise, the tests carried out confirm the achievement of the claimed technical result.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100819A RU2726628C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Radio-electronic unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100819A RU2726628C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Radio-electronic unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2726628C1 true RU2726628C1 (en) | 2020-07-15 |
Family
ID=71616428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020100819A RU2726628C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Radio-electronic unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2726628C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172082C1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-08-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Radio electronic unit with intraboard screening |
RU2172083C2 (en) * | 1996-01-25 | 2001-08-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Control unit for motor vehicle |
RU2219598C2 (en) * | 2001-11-26 | 2003-12-20 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for protecting electric circuits of device against impact of electromagnetic fields |
JP2007123868A (en) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Nitta Ind Corp | Electromagnetic interference suppressor, method of suppressing electromagnetic interference using same, and radio frequency identification device |
RU2366125C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-08-27 | ОАО "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Radio-electronic unit and method of making said radio-electronic unit |
RU174943U1 (en) * | 2016-12-16 | 2017-11-14 | Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (АО "ЭЛАРА") | RADIO ELECTRONIC UNIT |
-
2020
- 2020-01-09 RU RU2020100819A patent/RU2726628C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172083C2 (en) * | 1996-01-25 | 2001-08-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Control unit for motor vehicle |
RU2172082C1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-08-10 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Radio electronic unit with intraboard screening |
RU2219598C2 (en) * | 2001-11-26 | 2003-12-20 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for protecting electric circuits of device against impact of electromagnetic fields |
JP2007123868A (en) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Nitta Ind Corp | Electromagnetic interference suppressor, method of suppressing electromagnetic interference using same, and radio frequency identification device |
RU2366125C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-08-27 | ОАО "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Radio-electronic unit and method of making said radio-electronic unit |
RU174943U1 (en) * | 2016-12-16 | 2017-11-14 | Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (АО "ЭЛАРА") | RADIO ELECTRONIC UNIT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8222535B2 (en) | Noise reducing circuit arrangement | |
EP0663142B1 (en) | Electromagnetic radiation reduction technique using grounded conductive traces circumscribing internal planes of printed circuit boards | |
EP3410474B1 (en) | Microelectronic assembly with electromagnetic shielding | |
US7345892B2 (en) | Semiconductor device, noise reduction method, and shield cover | |
US20030067730A1 (en) | Universial energy conditioning interposer with circuit architecture | |
KR20060045338A (en) | Apparatuses, systems and/or methods to affect impedance | |
US11032953B2 (en) | Mutually shielded printed circuit board assembly | |
US6489574B1 (en) | Printed-wiring board | |
JPH07263871A (en) | Printed wiring board | |
CN105657962A (en) | Multilayer PCB circuit board | |
RU2726628C1 (en) | Radio-electronic unit | |
US7679005B2 (en) | Circuitized substrate with shielded signal lines and plated-thru-holes and method of making same, and electrical assembly and information handling system utilizing same | |
US6542380B1 (en) | Dielectric coupling of electromagnetic energy to an external current return path | |
RU197320U1 (en) | RADIO ELECTRONIC UNIT | |
US6344667B1 (en) | Wiring board with reduced radiation of undesired electromagnetic waves | |
CN111653551B (en) | BGA chip packaging structure with high anti-electromagnetic pulse interference capability | |
US10292259B2 (en) | Electrical shielding using bar vias and associated methods | |
JP3610127B2 (en) | Printed circuit board and printed circuit board design method | |
KR20080064620A (en) | Printed circuit board | |
Marndi et al. | Design Challenges in Printed Circuit Boards for EMC Compliance | |
RU2366125C1 (en) | Radio-electronic unit and method of making said radio-electronic unit | |
KR100512738B1 (en) | Printed circuit board and electronic machine using thereof | |
JP4694035B2 (en) | Wiring structure board | |
US10729003B2 (en) | Anti-electromagnetic interference circuit board | |
US6483720B1 (en) | EMC protection in digital computers |