Способ трассировки двухсторонней печатной платы для цепей с модальным резервированием

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их трассировки. Технический результат - уменьшение массы печатной платы, не уменьшая подавления сверхкоротких импульсов (СКИ). Технический результат достигается тем, что в способе трассировки двухсторонней печатной платы, защищающем от СКИ, включающем компоновку и трассировку резервируемой и резервной цепей, компоновка и трассировка резервируемой цепи выполняются на верхнем слое подложки, а компоновка и трассировка резервной цепи выполняются 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 опорные проводники выполняются слева и справа от резервного проводника. При этом значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек четырех импульсов разложения сверхкороткого импульса, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада СКИ, подающегося между проводником резервируемой цепи на верхнем слое подложки и любым опорным проводником. 4 ил.

 

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 [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 [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 СКИ.

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, 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, отличающийся тем, что справа от активного проводника, на верхнем слое подложки, отсутствует опорный проводник, значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки мод линии и наибольшей из остальных, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между активным проводником на верхнем слое подложки и любым опорным проводником, а выбор параметров поперечного сечения обеспечивает минимизацию амплитуды сигнала на выходе.

Технический результат состоит в уменьшении массы печатной платы, не уменьшая подавления СКИ. Он достигается за счет отсутствия одного опорного проводника и выбора параметров устройства.

На фиг. 1а приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости заявки. Она состоит из четырех параллельных проводников длиной l=1 м каждый. Первый проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с. Е и внутренним сопротивлением R1. На другом конце первый проводник линии соединен с нагрузкой, представленной сопротивлением R3. Начало сигнального проводника, на нижнем слое подложки, подключено к пластине (схемной земле) через резистор R2, а конец – через резистор R4. Два крайних левых проводника являются опорными и напрямую подключены с обоих концов к схемной земле. Значения сопротивлений 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, w₁, w₂, w₃, w₄ и t – ширина и толщина проводников, h – толщина диэлектрика, s – расстояние между проводниками. Значения параметров: ε_r=4,5, w₁=w₂=w₃=w₄=1000 мкм, s=300 мкм, h=500 мкм, t=105 мкм.

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

(τ₄–τ₃)l ≥ t_r + t_d + t_f (1),

где τ₄–τ₃ – 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 резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервной трассы выполняет пассивный проводник. Результат моделирования во временной области представлен на фиг. 1в. На выходе структуры (узел V4) наблюдаются 4 импульса разложения с погонными задержками: τ₁=4,398 нс/м, τ₂=4,750 нс/м, τ₃=5,736 нс/м и τ₄=6,359 нс/м. Значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,33 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, образованной данным способом компоновки печатных проводников для цепей с модальным резервированием. В случае подачи импульсной помехи между пассивным проводником и любым опорным проводником значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,45 В (фиг. 1г). Отсутствие одного проводника уменьшает массу, таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлен заявленный способ.

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 выполняются 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 опорные проводники выполняются слева и справа от резервного проводника, при этом значение длины линии, умноженное на значение разности максимальной погонной задержки и наибольшей из остальных погонных задержек четырех импульсов разложения сверхкороткого импульса, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада сверхкороткого импульса, подающегося между проводником резервируемой цепи на верхнем слое подложки и любым опорным проводником.