СПОСОБ ТРАССИРОВКИ ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ С МОДАЛЬНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ И УМЕНЬШЕННЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ПРОВОДНИКОВ
METHOD FOR ROUTING A DOUBLE-SIDED PCB WITH MODAL RESERVATION AND A REDUCED NUMBER OF CONDUCTORS

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.
отличающийся тем, что
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,  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.
а
l
Е
R
R
R
R
R
R
R
R
На фиг. 1 приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости способа. Она состоит из трех проводников (четвертый проводник, один из опорных – это схемная земля) длиной =1 м каждый. Первый (резервируемый) проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с.  и внутренним сопротивлением 1, а на другом – с нагрузкой, представленной сопротивлением 3. Начало второго (резервного) проводника подключено к схемной земле через резистор 2, а конец – 4. Второй опорный проводник соединен с обоих концов со схемной землей, а 1=2=3=4=50 Ом. Воздействующий СКИ имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда – 2 В, нарастание – 150 пс, плоская вершина – 200 пс, спад – 150 пс.
б
w
t
h
s
w
s
h
t
r
r
На фиг. 1 приведено поперечное сечение моделируемой структуры. Параметры поперечного сечения: ε – относительная диэлектрическая проницаемость,  и  – ширина и толщина проводников,  – толщина диэлектрика,  – расстояние между проводниками. Значения параметров: ε=4,5, =1500 мкм, =500 мкм, =500 мкм, =35 мкм.
Значения параметров поперечного сечения и длины линии обеспечивают минимизацию амплитуды сигнала на выходе и выполнение условия
3
2
r
d
f
t
t
t
где τ–τ – разность максимальной погонной задержки мод линии и наибольшей из остальных, ,  и  – длительности фронта, плоской вершины и спада импульса соответственно.
в
V
г
2
3
1
Импульсная помеха подавалась между резервируемым (активным) и опорным проводниками, а резервный проводник остается пассивным. Результаты моделирования временного отклика представлены на фиг. 1 (формы напряженияна входе (- -) и выходе (–) при подаче СКИ на активный проводник структуры, реализующей заявленный способ). На выходе структуры (узел 4) наблюдаются 2 импульса разложения, соответствующие погонным задержкам τ=4,73265 нс/м, τ=6,43307 нс/м и один импульс малой амплитуды, соответствующий погонной задержке τ=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. 1(формы напряженияна 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.