Способ внутренней компоновки печатных плат для цепей с резервированием
Владельцы патента RU 2624637:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) (RU)
Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки. Технический результат - уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. Достигается тем, что в способе компоновки печатных плат, включающем взаимное расположение резервируемой и резервной плат, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат, 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. В случае выхода из строя резервируемой цепи в резервной цепи будет достигаться аналогичный технический результат. 4 ил.
Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их компоновки.
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].
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
