СПОСОБ ТРАССИРОВКИ ПЕЧАТНЫХ ПРОВОДНИКОВ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ ДЛЯ ЦЕПЕЙ С ДВУКРАТНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
METHOD FOR ROUTING PRINTED CONDUCTORS WITH ADDITIONAL DIELECTRIC FOR DUAL-REDUNDANCY CIRCUITS

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно - к способам их трассировки.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием, включающий трассировку резервируемых и резервных 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, с минимально технологически допустимым зазором между резервируемым и резервным проводниками, вдоль которых этот зазор заполняется материалом с относительной диэлектрической проницаемостью, большей, чем у материала подложки печатной платы. Недостатком этого способа является малые надежность и помехозащищенность.
Предлагается способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием, включающий трассировку резервируемой и резервной цепей с опорным проводником в виде отдельного слоя, так что цепи имеют один опорный проводник, проводники резервируемой и резервной цепей прокладываются параллельно друг другу, на одном слое, отличающийся тем, что каждая из резервируемой и резервной цепей образуют структуру связанной линии тремя проводниками, расположенными с минимально технологически допустимым зазором, вдоль которых этот зазор заполняется материалом с относительной диэлектрической проницаемостью, большей, чем у материала подложки печатной платы, и резервируемым выбирается средний проводник резервируемой цепи.
Техническим результатом является повышение надежности за счет увеличения кратности резервирования, и помехозащищенности за счёт увеличения длительности импульса помехи, который будет разлагаться полностью.
Технический результат достигается за счет того, что помеховый сигнал, длительность которого меньше разности задержек четной и нечетной мод в структуре связанной линии, образованной тремя проводниками резервируемой и резервных цепей, подвергается модальным искажениям: разложению на импульсы меньшей амплитуды (при рассмотрении сигнала во временной области).
Фиг. 1. Поперечное сечение структуры с двукратным резервированием, где проводники: А - активный; О - опорный; П1, П2, П3 - пассивные.
а
б
Фиг. 2. Принципиальная схема структуры с двукратным резервированием при крайнем () и среднем () активных проводниках.
а
б
Фиг. 3. Сигналы в начале (-) и конце (-) активного проводника при крайнем () и среднем () активных проводниках.
Фиг. 4. Сигналы в конце активного проводника при крайнем (-) и среднем (-) активных проводниках в сравнении с двухпроводной структурой (--).
w
t
d
s
h
R
r
1
r
2
Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения импульсной помехи с ЭДС 2 В с длительностями фронтов и плоской вершины 200 пс в структуре связанных линий длиной 1 м (фиг. 1). Геометрические параметры проводников структуры: ширина проводника  = 185 мкм, толщина проводника  = 36 мкм, расстояние от торца проводника до торца диэлектрика  = 555 мкм, расстояние между проводниками  = 185 мкм, расстояние от проводников до опорного слоя  = 200 мкм, диэлектрические проницаемости ε = 4, ε = 30. Номинал резисторов  был выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод для случая двух проводников.
а
б
Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервных трасс выполняют пассивные проводники (фиг. 2). На фиг. 3приведены формы напряжения на ближнем конце трехпроводной структуры при крайнем (узел 2 на фиг. 2) и среднем (узел 3 на фиг. 2) активных проводниках. Максимальные амплитуды импульсов 0,5 и 0,58 В при крайнем и среднем активных проводниках, соответственно. Задержки мод по отклику 6,85, 7,7, 8,8 нс при крайнем и 6,85, 8,8 нс при среднем активных проводниках. Таким образом, при среднем активном проводнике амплитуда импульсов на 16% больше, чем при крайнем, но средний импульс, в силу симметрии воздействия, отсутствует, что удваивает максимальную длительность разлагаемого импульса.
На фиг. 4 представлены амплитуды напряжений на дальнем конце резервируемой цепи для случая при крайнем и среднем активным проводниках в трехпроводной структуре в сравнении с двухпроводной с такими же геометрическими и электрофизическими параметрами. Амплитуды импульсов разложения на дальнем конце резервируемой цепи для двухпроводной структуры равны по 0,49 В, что на 0,01 и 0,9 В меньше, чем при крайнем и среднем активных проводниках, соответственно. Задержки мод по отклику для двухпроводной структуры 6,88 и 8,22 нс, что меньше, чем в предлагаемом способе.
Таким образом, результаты моделирования показывают, что предлагаемый способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием позволяет повысить надежность за счет увеличения кратности резервирования, и помехозащищенность за счёт увеличения длительности импульса помехи, который будет разлагаться полностью.