СПОСОБ ТРАССИРОВКИ ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ ДЛЯ ЦЕПЕЙ С МОДАЛЬНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
METHOD FOR TRACING A DOUBLE-SIDED PRINTED BOARD FOR CIRCUITS WITH MODULAR REDUNDANCY

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.
а
l
Е
R
R
R
R
R
R
R
R
На фиг. 1 приведена эквивалентная схема, моделируемая для подтверждения реализуемости заявки. Она состоит из четырех параллельных проводников длиной =1 м каждый. Первый проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с.  и внутренним сопротивлением 1. На другом конце первый проводник линии соединен с нагрузкой, представленной сопротивлением 3. Начало сигнального проводника, на нижнем слое подложки, подключено к пластине (схемной земле) через резистор 2, а конец – через резистор 4. Два крайних левых проводника являются опорными и напрямую подключены с обоих концов к схемной земле. Значения сопротивлений 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
w
w
w
t
h
s
w
w
w
w
s
h
t
r
1
2
3
4
r
1
2
3
4
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, ====1000 мкм, =300 мкм, =500 мкм, =105 мкм.
Значения параметров поперечного сечения и длины линии обеспечивают минимизацию амплитуды сигнала на выходе и выполнение условия
τ
τ
l
t
t
+ t
4
3
r
d
f
(–)≥ +  (1),
τ
τ
t
t
t
4
3
r
d
f
где – – разность максимальной погонной задержки мод линии и наибольшей из остальных, ,  и  – длительности фронта, плоской вершины и спада импульса соответственно.
в
V
г
1
2
3
4
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. 1. На выходе структуры (узел 4) наблюдаются 4 импульса разложения с погонными задержками: τ=4,398 нс/м, τ=4,750 нс/м, τ=5,736 нс/м и τ=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. 1). Отсутствие одного проводника уменьшает массу, таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлен заявленный способ.