RU2779536C1

RU2779536C1 - Method for routing conductor strips of redundant power circuits

Info

Publication number: RU2779536C1
Application number: RU2021115972A
Authority: RU
Inventors: Артём Викторович Медведев; Ольга Михайловна Кузнецова-Таджибаева; Тальгат Рашитович Газизов
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-09-08

Abstract

FIELD: electrically conductive connections.

SUBSTANCE: invention relates to design of printed circuit boards, in particular, to methods for routing thereof. The technical result is achieved by the method for routing conductor strips of redundant circuits, including routing the conductor strips of redundant and reserved circuits of a printed circuit board, laid in pairs parallel to each other, on a single layer, involving the redundant and reserved conductor strips being the power conductors of the redundant and reserved circuits of the printed circuit board. The two power conductors of the redundant and reserved circuits therein form a structure of a coupled line. A ground conductor is made on opposite sides of the internal dielectric layer of the printed circuit board, in the gaps whereof, redundant and reserved power conductors of the redundant and reserved circuits of the printed circuit board are made one under another.

EFFECT: reduced susceptibility of redundant power conductors to external conductive emissions and reduced level of conductive emissions from redundant power conductors.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно – к способам их трассировки.The invention relates to the design of printed circuit boards, specifically to methods for tracing them.

Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием [Пат. 2603850 РФ, МПК H04B 15/02. Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием / Т.Р. Газизов, П.Е. Орлов, В.Р. Шарфутдинов, О.М. Кузнецова-Таджибаева, А.М. Заболоцкий, С.П. Куксенко, Е.Н. Буичкин. – № 2015129253/07; Заяв. 16.07.15; Опубл. 10.12.16, Бюл. № 34], включающий трассировку резервируемых и резервных проводников с опорным проводником в виде отдельного слоя так, 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. Недостатком этого способа является отсутствие полезных взаимных влияний между проводниками питания, в частности за счет электромагнитных связей между резервируемым и резервным проводниками.The closest technical solution is the method of tracing printed circuit conductors with redundancy chosen for the prototype [Pat. 2603850 RF, IPC H04B 15/02. A method for tracing printed circuit conductors with redundancy / T.R. Gazizov, P.E. Orlov, V.R. Sharfutdinov, O.M. Kuznetsova-Tadzhibaeva, A.M. Zabolotsky, S.P. Kuksenko, E.N. Buichkin. – No. 2015129253/07; App. 07/16/15; Published 10.12.16, Bull. No. 34], which includes the routing of redundant and reserve conductors with a reference conductor in the form of a separate layer so that the redundant and reserve circuits have one reference conductor, redundant and reserve conductors of the same circuits are laid in pairs, parallel to each other, on the same layer, with the minimum technologically permissible gap between the redundant and reserve conductors. The disadvantage of this method is the absence of useful mutual influences between the power conductors, in particular due to electromagnetic connections between the redundant and reserve conductors.

Предлагается способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием, включающий трассировку резервируемых и резервных проводников одноименных цепей, которые прокладываются парами, параллельно друг другу, на одном слое, с минимально технологически допустимым зазором между резервируемым и резервным проводниками и проходят на противоположную сторону печатной платы через переходные отверстия, отличающийся тем, что проводники земли и питания выполнены на внутренних слоях печатной платы, проводники питания выполняются за счет зазоров в проводнике земли, при этом компоновка и трассировка резервируемых проводников питания выполняется зеркально резервным, резервируемые и резервные проводники питания располагаются на соседних слоях друг под другом.A method is proposed for tracing printed circuit conductors of redundant circuits, including tracing redundant and reserve conductors of similar circuits, which are laid in pairs, parallel to each other, on the same layer, with the minimum technologically permissible gap between the reserved and reserve conductors and pass to the opposite side of the printed circuit board through vias , characterized in that the ground and power conductors are made on the inner layers of the printed circuit board, the power conductors are made due to the gaps in the ground conductor, while the arrangement and routing of the redundant power conductors is mirrored as redundant, the redundant and reserve power conductors are located on adjacent layers one under the other .

Технический результат – уменьшение восприимчивости резервируемых проводников питания к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемых проводников питания.EFFECT: reduced susceptibility of redundant power conductors to external conducted emissions and reduced level of conducted emissions from redundant power conductors.

Технический результат достигается за счет того, что помеховый сигнал, длительность которого меньше разности задержек четной и нечетной мод в структуре связанной линии, образованной двумя проводниками питания резервируемой и резервных цепей, подвергается модальным искажениям: разложению на импульсы меньшей амплитуды (при рассмотрении сигнала во временной области). Это реализуется выполнением проводников питания на внутренних слоях печатной платы.The technical result is achieved due to the fact that the interference signal, the duration of which is less than the difference between the delays of the even and odd modes in the structure of the connected line formed by two power conductors of the redundant and reserve circuits, is subjected to modal distortions: decomposition into pulses of lower amplitude (when considering the signal in the time domain ). This is implemented by the implementation of power conductors on the inner layers of the printed circuit board.

Фиг. 1. Поперечное сечение для моделирования структуры с резервированием питания на внутренних слоях печатной платы. С1 и С2 – сигнальные проводники, П1 и П2 – проводники питания резервируемых и резервных цепей, соответственно и З – проводник земли.Fig. 1. Cross-section for modeling the structure with power redundancy on the inner layers of the PCB. C1 and C2 are signal conductors, P1 and P2 are power conductors for redundant and backup circuits, respectively, and Z is a ground conductor.

Фиг. 2. Принципиальная схема для моделирования структур с резервированием, где V (0 – 4) узлы.Fig. 2. Principal diagram for modeling structures with redundancy, where V (0 - 4) nodes.

Фиг. 3. Формы напряжения в узлах V1 (–) и V2 (- -) проводника П1.Fig. 3. Voltage forms at the nodes V 1 (-) and V 2 (- -) of the conductor P1.

Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения импульсной помехи с ЭДС 2 В с длительностями фронта, спада и плоской вершины по 0,1 нс в структуре, расположенной на внутренних слоях печатной платы (фиг. 1) общей длиной 0,5 м (исследуемый участок). Геометрические параметры проводников структуры: w = 205 мкм, s = 300 мкм, t = 18 мкм. Толщины внутреннего и внешнего слоев h = 200 мкм и h ₁ = 200 мкм, диэлектрические проницаемости внутреннего и внешнего слоев ε_r = 10 и ε_r ₁ = 4,3. Номинал резисторов R выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод (50 Ом).The feasibility of the technical result is demonstrated on the example of the propagation of impulse noise with an EMF of 2 V with rise, fall and flat top durations of 0.1 ns each in a structure located on the inner layers of a printed circuit board (Fig. 1) with a total length of 0.5 m (section under study) . Geometrical parameters of structure conductors: w = 205 µm, s = 300 µm, t = 18 µm. The thicknesses of the inner and outer layers h = 200 μm and h ₁ = 200 μm, the dielectric constants of the inner and outer layers ε _r = 10 and ε _r ₁ = 4.3. The value of the resistors R is chosen equal to the geometric mean of the wave impedances of the even and odd modes (50 Ω).

Импульсная помеха подавалась между резервируемым проводником питания (П1) и проводником земли (З), а функцию резервного проводника питания выполнял проводник П2 (фиг. 1). Амплитуды импульсов разложения в точке V2 равны по 0,47 В, а задержки – 3,97 и 4,72 нс.The impulse noise was applied between the redundant power conductor (P1) and the ground conductor (G), and the function of the backup power conductor was performed by the conductor P2 (Fig. 1). The amplitudes of the expansion pulses at the point V 2 are equal to 0.47 V each, and the delays are 3.97 and 4.72 ns.

Результаты моделирования показывают, что предлагаемый способ трассировки печатных проводников питания с резервированием позволяет, уменьшить восприимчивость резервируемых проводников питания к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшить уровень кондуктивных эмиссий от резервируемых проводников питания.The simulation results show that the proposed method for tracing redundant printed power conductors makes it possible to reduce the susceptibility of redundant power conductors to external conductive emissions and to reduce the level of conductive emissions from redundant power conductors.

Claims

A method for tracing printed circuit conductors of circuits with redundancy, including tracing conductors of redundant and reserve circuits of a printed circuit board, which are laid in pairs, parallel to each other, on the same layer, characterized in that the redundant and reserve conductors are the power conductors of the redundant and reserve circuits of the printed circuit board, while two power conductors of the redundant and reserve circuits form a structure of a connected line, on opposite sides of the inner dielectric layer of the printed circuit board, an earth conductor is made, in the gaps of which, one below the other, redundant and reserve power conductors of the redundant and reserve circuits of the printed circuit board are made.