Способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием

Изобретение относится к способам резервирования, компоновки и трассировки печатных плат (ПП). Технический результат – уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. Достигается тем, что способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов (РК) на ПП для цепей с резервированием включает 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 РК размещаются на противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной ПП, при этом формовка выводов резервируемых РК выполняется в одном направлении относительно плоскости их корпуса, а резервных - в обратном, а соответствующие друг другу резервируемые и резервные РК размещаются друг под другом. 5 ил.

 

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно - к способам их резервирования, компоновки и трассировки.

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].

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.

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.

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 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.

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 ε_r2=29, относительная диэлектрическая проницаемость подложки плат e_r1=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.

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.

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 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.