СПОСОБ ТРАССИРОВКИ ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ С МОДАЛЬНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ И УМЕНЬШЕННЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ПРОВОДНИКОВ Российский патент 2022 года по МПК H05K3/00 H04B15/02 

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их трассировки.

Известен способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием, включающий трассировку печатных проводников с опорным проводником в виде отдельного слоя. Резервируемая и резервная цепи имеют один опорный проводник, резервируемые и резервные проводники одноименных цепей прокладываются парами, параллельно друг другу, на одном слое. 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, подвергается разложению на импульсы меньшей амплитуды, а помеха на заданной частоте может значительно ослабляться за счет резонансов. [Газизов Т.Р., Орлов П.Е., Шарафутдинов В.Р., Кузнецова-Таджибаева О.М., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П., Буичкин Е.Н. патент РФ на изобретение №2603850, опубликован 10.12.2016]. Недостатком данного способа является недостаточное ослабление сверхкороткого импульса (СКИ).

Наиболее близким к заявленному является выбранный за прототип способ резервирования для печатных плат, включающий компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей. Компоновка и трассировка резервируемой цепи выполняются на верхнем слое подложки, сигнальные проводники выполняются за счет зазоров в опорной проводящей пластине, а компоновка и трассировка резервной цепи выполняется на нижнем слое подложки зеркально верхнему слою, резервируемые и резервные сигнальные проводники одноименных цепей располагаются друг под другом, а оставшиеся проводники электрически соединяются друг с другом. Технический результат состоит в уменьшении восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. [Газизов Т.Р., Орлов П.Е., Шарафутдинов В.Р., Кузнецова-Таджибаева О.М., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П., Буичкин Е.Н. патент РФ на изобретение №2603843, опубликован 10.12.2016]. Недостатками данного способа являются большая масса и недостаточное ослабление сверхкороткого импульса.

Предлагается способ трассировки двухсторонней печатной платы, защищающий от сверхкоротких импульсов, включающий компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей, так что компоновка и трассировка резервируемой цепи выполняются на верхнем слое подложки, а компоновка и трассировка резервной цепи выполняется на нижнем слое подложки зеркально верхнему слою, так что резервируемый и резервный проводники располагаются друг под другом, отличающийся тем, что на верхнем слое подложки опорный проводник выполняется слева от резервируемого проводника, а на нижнем слое подложки опорный проводник выполняется справа от резервного проводника, при этом значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между резервируемым и опорным проводниками.

Технический результат состоит в уменьшении массы печатной платы, не уменьшая подавления СКИ. Технический результат достигается тем, что в структуре присутствует лишь два опорных проводников и оптимизации параметров поперечного сечения платы.

На фиг. 1а приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости способа. Она состоит из трех проводников (четвертый проводник, один из опорных – это схемная земля) длиной l=1 м каждый. Первый (резервируемый) проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с. Е и внутренним сопротивлением R1, а на другом – с нагрузкой, представленной сопротивлением R3. Начало второго (резервного) проводника подключено к схемной земле через резистор R2, а конец – R4. Второй опорный проводник соединен с обоих концов со схемной землей, а R1=R2=R3=R4=50 Ом. Воздействующий СКИ имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда – 2 В, нарастание – 150 пс, плоская вершина – 200 пс, спад – 150 пс.

На фиг. 1б приведено поперечное сечение моделируемой структуры. Параметры поперечного сечения: ε_r – относительная диэлектрическая проницаемость, w и t – ширина и толщина проводников, h – толщина диэлектрика, s – расстояние между проводниками. Значения параметров: ε_r=4,5, w=1500 мкм, s=500 мкм, h=500 мкм, t=35 мкм.

Значения параметров поперечного сечения и длины линии обеспечивают минимизацию амплитуды сигнала на выходе и выполнение условия

где τ₃–τ₂ – разность максимальной погонной задержки мод линии и наибольшей из остальных, t_r, t_d и t_f – длительности фронта, плоской вершины и спада импульса соответственно.

Импульсная помеха подавалась между резервируемым (активным) и опорным проводниками, а резервный проводник остается пассивным. Результаты моделирования временного отклика представлены на фиг. 1в (формы напряжения
на входе (- -) и выходе (–) при подаче СКИ на активный проводник структуры, реализующей заявленный способ). На выходе структуры (узел V4) наблюдаются 2 импульса разложения, соответствующие погонным задержкам τ₂=4,73265 нс/м, τ₃=6,43307 нс/м и один импульс малой амплитуды, соответствующий погонной задержке τ₁=4,403 нс/м. Значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,42 В, тогда как для прототипа оно составляет 0,5 В. Разложение импульсной помехи на последовательность импульсов меньшей амплитуды обусловлено разностью задержек погонных мод в структуре. В случае подачи импульсной помехи между пассивным проводником и любым опорным проводником значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,42 В (фиг. 1г (формы напряжения
на входе (- -) и выходе (–) при подаче СКИ на пассивный проводники структуры, реализующей заявленный способ)). Отсутствие двух проводников уменьшает массу. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлен заявленный способ.

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их трассировки. Технический результат - уменьшение массы печатной платы, не уменьшая подавления сверхкороткого импульса. Технический результат обеспечивается тем, что в способе трассировки двухсторонней печатной платы, защищающем от сверхкоротких импульсов, включающем компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей, так что компоновка и трассировка резервируемой цепи выполняются на верхнем слое подложки, а компоновка и трассировка резервной цепи выполняется на нижнем слое подложки зеркально верхнему слою, так что резервируемый и резервный проводники располагаются друг под другом. На верхнем слое подложки опорный проводник выполняется слева от резервируемого проводника, а на нижнем слое подложки опорный проводник выполняется справа от резервного проводника. При этом значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек, не меньше суммы длительностей фронта плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между резервируемым и опорным проводниками. 1 ил.

Способ трассировки двухсторонней печатной платы с модальным резервированием и уменьшенным количеством проводников, включающий компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей, так что компоновка и трассировка резервируемой цепи выполняются на верхнем слое подложки, а компоновка и трассировка резервной цепи выполняется на нижнем слое подложки, зеркально верхнему слою, так что резервируемый и резервный проводники располагаются друг под другом, отличающийся тем, что на верхнем слое подложки опорный проводник выполняется слева от резервируемого проводника, а на нижнем слое подложки опорный проводник выполняется справа от резервного проводника, при этом значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек, не меньше суммы длительностей фронта плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между резервируемым и опорным проводниками.