СПОСОБ СИММЕТРИЧНОЙ ТРАССИРОВКИ СИГНАЛЬНЫХ И ОПОРНЫХ ПРОВОДНИКОВ ЦЕПЕЙ С МОДАЛЬНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
METHOD OF SYMMETRIC ROUTING OF SIGNAL AND REFERENCE CONDUCTORS OF CIRCUITS WITH MODAL RESERVATION

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам трассировки их проводников.
Наиболее близким по техническому решению является способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием [Патент №2603850. Способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием / Газизов Т.Р., Орлов П.Е., Шарафутдинов В.Р., Кузнецова-Таджибаева О.М., Заболоцкий А.М., Куксенко С.П. и Буичкин Е.Н.]. Данный способ позволяет уменьшить восприимчивость резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уровень кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи.
Недостаток этого способа состоит в изгибе подложки, возникающем из-за асимметрии расположения проводников на нижней и верхней сторонах печатной платы, приводящей к неравенству площадей фольги на них, особенно при использовании тонкой гибкой подложки. Другим недостатком является большая масса из-за выполнения опорного проводника в виде плоскости на отдельном слое. Наконец, при этом способе недостаточно уменьшение восприимчивости цепей к внешним кондуктивным эмиссиям и уровня кондуктивных эмиссий от них.
Предлагается способ трассировки печатных проводников цепей с резервированием, включающий трассировку резервируемых и резервных проводников с единым опорным проводником, при котором резервируемые и резервные проводники одноименных цепей прокладываются парами, параллельно друг другу, на одной стороне, с минимально технологически допустимым зазором между ними, отличающийся тем, что единый опорный проводник изготавливается в виде проводников на другой стороне печатной платы, при этом торцы каждого опорного проводника располагаются под внешними торцами соответствующих резервируемого и резервного проводников.
Техническим результатом является уменьшение изгиба печатной платы, массы печатной платы, восприимчивости цепей к внешним кондуктивным эмиссиям и уровня кондуктивных эмиссий от них.
Технический результат, в части уменьшения изгиба печатной платы, достигается за счёт того, что под каждой парой резервируемого и резервного проводников располагается опорный проводник и площади фольги с обеих сторон платы оказываются почти равными, за исключением площади зазора. Технический результат, в части уменьшения массы, достигается за счёт уменьшения массы опорного проводника, поскольку он выполняется не сплошной плоскостью, а шириной в пару проводников. Технический результат, в части уменьшения восприимчивости и эмиссий, достигается за счёт модального разложения импульсных помех с уменьшением их амплитуды.
Для демонстрации достижения технического результата выполнено моделирование временного отклика на воздействие сверхкороткого импульса (СКИ). 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.]. Воздействующий СКИ, используемый для моделирования помехи, имеет форму трапеции с параметрами: амплитуда – 2 В, нарастание – 100 пс, плоская вершина – 100 пс, спад – 100 пс.
Е
R1
R
R
R
R
R
R
R
d
w
s
t
w
h
1
r
2
1
На фиг.1а приведено поперечное сечение для прототипа. Структура, моделируемая для подтверждения реализуемости предлагаемого способа, представляет собой структуру связанных линий длиной 1 м, поперечное сечение, которой приведено на фиг.1б, а эквивалентная схема – на фиг.1в. Моделируемая структура состоит из трёх проводников. Первый (активный резервируемый) проводник линии на одном конце соединен с источником СКИ, представленным на схеме идеальным источником э.д.с.  и внутренним сопротивлением , а на другом – с нагрузкой, представленной сопротивлением 2. Начало второго (пассивного резервного) проводника подключено к схемной земле через резистор 3, а конец – 4. Третий проводник (опорный), соединен с обоих концов со схемной землей, а 1, 2,3 и 4 равны 72 Ом. Геометрические параметры проводников структуры: ==300 мкм, =100 мкм, =65 мкм, =700 мкм. Толщина диэлектрической подложки =510 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость подложки ε=10. При этих параметрах вычисленная разность погонных задержек четной (τ=6,8041 нс/м) и нечетной (τ=5,6847 нс/м) мод составляет около 1,1193 нс/м.
V
V
V
Результаты моделирования во временной области, при подаче СКИ на активный проводник устройства (где сигнал на входе активного проводника (узел 2) обозначен пунктиром, а на выходе (узел 3) – сплошной линией, представлены на фиг. 2. На выходе активного проводника структуры (узел 3) наблюдаются два импульса с разницей задержки около 1,1 нс. Разложение импульсной помехи на два импульса меньшей амплитуды (и, как следствие, уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям) обусловлено разностью задержек четной и нечетной мод в структуре связанных линий. Значение максимального напряжения на выходе структуры составляет 0,42 В, что в 2,38 раза меньше по отношению к половине э.д.с (1 B), что примерно на 20% меньше чем в прототипе, где уровень импульсной помехи уменьшился только в 2 раза. В результате обеспечивается технический результат в части уменьшения восприимчивости и эмиссий. Из Фиг. 1 явно следует, что в предлагаемом способе будет меньше масса опорного проводника и не будет изгибаться подложка, так как площади фольги с разных сторон платы почти равны. Таким образом, показан технический результат, на достижение которого направлен заявленный способ.