СПОСОБ УДАЛЕННОЙ КОМПОНОВКИ ПЕЧАТНЫХ ПРОВОДНИКОВ ЦЕПЕЙ С ТРЕХКРАТНЫМ МОДАЛЬНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ Российский патент 2023 года по МПК H04B15/02 H05K3/00 H05K3/46 

Изобретение относится к конструированию печатных плат, в частности компоновке их проводников.

Наиболее близким по техническому решению является способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием [Патент №2751672. Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием / Жечев Е.С., Белоусов А.О., Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М., Черникова Е.Б. – МПК Н04B 15/02 (2006.01) – Заявл. 10.08.2020., №2020126549; Опубл. 15.07.2021 в Бюл. №20]. Он обеспечивает резервирование с уменьшением восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшением уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи, за счет модального разложения.

Недостаток данного способа состоит в низкой надежности из-за высокой плотности компоновки резервируемого и резервных проводников одноименных цепей, вследствие чего опасное механическое воздействие может одновременно повредить резервируемый и резервные проводники. Если же снижать плотность компоновки резервируемого и резервных проводников, то модальное разложение помехового сигнала пропадает.

Предлагается способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием, включающий компоновку печатных проводников резервируемой и резервных цепей на печатной плате с опорным проводником, выполненным в виде двух отдельных печатных проводников внутри диэлектрической подложки печатной платы, проложенных друг под другом параллельно друг другу и соединенных между собой, причем резервируемая и одна резервная цепи трассируются на одной из внешних сторон диэлектрической подложки печатной платы, а две резервных цепи – на противоположной, отличающийся тем, что над резервируемым и резервными проводниками одноименных цепей располагаются связывающие их проводники так, что они имеют с ними обеспечивающую модальное разложение электромагнитную связь и соединяются на концах с опорным проводником.

Техническим результатом является повышение надежности, при сохранении помехозащищенности за счет модального разложения. Он достигается за счет физической защиты связывающими проводниками резервируемого и резервных проводников одноименных цепей от опасности механического повреждения и за счет попарного удаления друг от друга резервируемого и резервных проводников одноименных цепей, исключающего опасность одновременного повреждения всех проводников.

Для демонстрации достижения технического результата выполнено моделирование временного отклика на сверхширокополосное (СШП) помеховое воздействие. Моделирование выполнено с помощью квазистатического подхода. Детально вычисление временного отклика на воздействие импульса описано, например, в пункте 1.2.1 монографии [Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Временной отклик многопроводных линий передачи. Томск: Томский государственный университет, 2007. 152 с.]. В качестве СШП помехового воздействия используется импульс с ЭДС 2 В и длительностью нарастания, спада и плоской вершины по 100 пс.

На фиг. 1а приведена принципиальная схема для прототипа. Структура состоит из шести проводников. Первый проводник – активный, резервируемый (А), на одном конце соединен с источником, представленным на схеме идеальным источником ЭДС Е и внутренним сопротивлением R1, а на другом – с нагрузкой, представленной сопротивлением R2. Второй, третий и четвертый проводники – пассивные, резервные (П), подключены к схемной земле на ближних концах через резисторы R3, R5, R7, а на дальних – через R4, R5 и R7. Пятый и шестой проводники – опорные (О), представляют собой общую схемную землю. Номинал всех резисторов равен 50 Ом. На фиг. 1б приведено поперечное сечение для прототипа. Геометрические параметры проводников структуры: w=w₁=1 мм, s=0,7 мм, H=1 мм, h=0,51 мм, t=0,035 мм, d=5 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость подложки ε_r=4,5. Длина структуры l=1м.

Результаты моделирования во временной области для прототипа, при подаче СШП-помехи на активный проводник устройства приведены на фиг. 2, где формы напряжения на входе активного проводника (U_ВХ 1, U_ВХ 2) обозначены пунктиром, на выходе (U_ВЫХ 1, U_ВЫХ 2) – сплошной линией, полужирными линиями – при s=0,7 мм, а тонкими – при s=10 мм. При s=0,7 мм на выходе наблюдаются 4 импульса разложения с задержками около 5,3, 6, 6,3, 6,6 нс и амплитудами по 250 мВ, в то время как при s=10 мм – только 2 импульса амплитудами около 300 и 500 мВ. Таким образом, при s=10 мм модальное разложение СШП-помехи выполняется не полностью.

На фиг. 3а приведена принципиальная схема для заявленного способа. В отличие от прототипа, структура имеет два дополнительных, связывающих (С) проводника, которые соединены с обоих концов со схемной землей. На фиг. 3б приведено поперечное сечение для предлагаемого способа. Геометрические параметры проводников структуры: w₁=9 мм, w₂=12 мм, H=1,24 мм, h=0,51 мм, h₁=0,75 мм. Значения параметров, совпадающих с прототипом, такие же.

Результаты моделирования во временной области для заявленного способа, при подаче СШП-помехи на активный проводник устройства, приведены на фиг. 4, где формы напряжения на входе проводника (U_ВХ 3, U_ВХ 4) обозначены пунктиром, на выходе (U_ВЫХ 3, U_ВЫХ 4) – сплошной линией, полужирными линиями – при s=0,7 мм, а тонкими – при s=10 мм. При s=0,7 мм на выходе наблюдаются 5 импульсов разложения с амплитудами около 125, 250, 249, 200 и 160 мВ, а при s=10 мм – 100, 250, 160, 250 и 210 мВ.

Как видно, модальное разложение СШП-помехи с уменьшением амплитуды примерно в 4 раза и, как следствие, уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивных эмиссиям, сохраняются даже при удалении проводников друг от друга. В результате, исключается опасность одновременного повреждения обоих проводников. Кроме того, дополнительные проводники физически защищают резервируемый и резервные проводники одноименных цепей от опасности механического повреждения. Таким образом, повышается надежность при сохранении помехозащищенности за счет модального разложения, то есть достигается технический результат.

Изобретение относится к компоновке проводников печатных плат (ПП). Технический результат - повышение надежности при сохранении помехозащищенности за счет модального разложения и за счет физической защиты связывающими проводниками резервируемого и резервных проводников одноименных цепей от опасности механического повреждения, а также за счет попарного удаления друг от друга резервируемого и резервных проводников одноименных цепей, исключающего опасность одновременного повреждения всех проводников. Технический результат достигается тем, что способ включает компоновку печатных проводников резервируемой и резервных цепей на ПП с опорным проводником, выполненным в виде двух отдельных печатных проводников внутри диэлектрической подложки ПП, проложенных друг под другом параллельно друг другу и соединенных между собой. Резервируемая и одна резервная цепи трассируются на одной из внешних сторон подложки ПП, а две резервных цепи – на противоположной. Над резервируемым и резервными проводниками одноименных цепей располагаются связывающие их проводники так, что они имеют с ними обеспечивающую модальное разложение электромагнитную связь и соединяются на концах с опорным проводником. 4 ил.

Способ компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием, включающий компоновку печатных проводников резервируемой и резервных цепей на печатной плате с опорным проводником, выполненным в виде двух отдельных печатных проводников внутри диэлектрической подложки печатной платы, проложенных друг под другом параллельно друг другу и соединенных между собой, причем резервируемая и одна резервная цепи трассируются на одной из внешних сторон диэлектрической подложки печатной платы, а две резервных цепи – на противоположной, отличающийся тем, что над резервируемым и резервными проводниками одноименных цепей располагаются связывающие их проводники так, что они имеют с ними обеспечивающую модальное разложение электромагнитную связь и соединяются на концах с опорным проводником.