СПОСОБ КОМПОНОВКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ДЛЯ ЦЕПЕЙ С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ
METHOD FOR ARRANGING MULTILAYER PCB FOR REDUNDANT CIRCUITS

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно – к их компоновке.
Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип cпособ компоновки печатных плат [Пат. 2614156 РФ, МПК H04B 15/00, H03H 3/00, H05K 3/36. Способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием / Т.Р. Газизов, П.Е. Орлов, В.Р. Шарфутдинов, О.М. Кузнецова-Таджибаева, А.М. Заболоцкий, С.П. Куксенко, Е.Н. Буичкин. – № 2015137532/07; Заявл. 02.09.15, Опубл. 23.03.17, Бюл. № 9], включающий взаимное расположение резервируемой и резервной плат, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат такие, что опорный проводник выполнен в виде отдельных слоев на резервируемой и резервной платах, резервируемая и резервная платы склеиваются слоем диэлектрика с относительной диэлектрической проницаемостью большей, чем у диэлектрических подложек резервируемой и резервной плат, соответствующие друг другу трассы резервируемой и резервной цепей расположены параллельно и друг под другом в склеивающем слое диэлектрика, резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной печатных плат. Недостатком этого способа является трудность трассировки проводников.
Предлагается cпособ компоновки печатных плат, включающий взаимное расположение резервируемой и резервной плат, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат такие, что опорный проводник выполнен в виде отдельных слоев на резервируемой и резервной платах, резервируемая и резервная платы склеиваются слоем диэлектрика с относительной диэлектрической проницаемостью большей, чем у диэлектрических подложек резервируемой и резервной плат, соответствующие друг другу трассы резервируемой и резервной цепей расположены параллельно и друг под другом в склеивающем слое диэлектрика, резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной печатных плат, отличающийся тем, что введены дополнительные сигнальные слои так, что резервируемый и резервный проводники одноименных цепей трассируются на внешних и внутренних сигнальных слоях печатной платы, соединяясь переходными отверстиями.
Технический результат – уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи при возможности трассировки в многослойной печатной плате.
Технический результат достигается за счет того, что помеховый сигнал, длительность которого меньше разности задержек четной и нечетной мод в структуре связанной линии, образованной двумя проводниками резервируемой и резервных цепей, подвергается модальным искажениям: разложению на импульсы меньшей амплитуды (при рассмотрении сигнала во временной области). Это реализуется в структуре состоящей из двух внешних и двух внутренних сигнальных слоев в многослойной печатной плате, проводники которых соединены переходными отверстиями.
а
б
а
l
б
l
w
t
d
h
h
h
R
R
а
R
R
б
1
2
1
2
r
r
1
r
2
На фиг. 1 представлены поперечные сечения для моделирования структур с резервированием на внешнем (фиг. 1) и внутреннем (фиг. 1) сигнальных слоях печатной платы, где проводники: А – активный; О – опорный; П – пассивный. Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения импульсной помехи с ЭДС 2 В с длительностями фронта, спада и плоской вершины по 100 пс в структуре из двух отрезков связанных линий на двуслойной печатной плате (фиг. 1) общей длинной длиной 1 м (фиг. 2), с отрезками 1 (фиг. 1) длиной () 0,5 м и 2 (фиг. 1) длиной () 0,5 м. Геометрические параметры структуры: ширина проводника = 185 мкм, толщина проводника  = 35 мкм, расстояние от торца проводника до торца диэлектрика = 555 мкм, толщины диэлектриков  = 130 мкм, = 130 мкм,  = 600 мкм, а диэлектрические проницаемости ε = 10,2, ε = 10,2, ε = 4,3. Номинал резисторов 1 и 2 выбран равным среднему геометрическому волновых сопротивлений четной и нечетной мод для фиг. 1, а 3 и 4 – фиг. 1.
V
V
V
На фиг. 2 представлена принципиальная схема для моделирования структур с резервированием. Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, а функцию резервной трассы выполнял пассивный проводник (фиг. 2). На фиг. 3 приведены формы напряжения в точках 1 (–) и 3 (─) активного проводника. Амплитуды импульсов разложения в точке 3 равны 0,41 и 0,42 В, а задержки – 7,92 и 9,76 нс.
Результаты моделирования показывают, что предлагаемый способ компоновки печатных плат с резервированием позволяет, при ослаблении импульса помехи, облегчить трассировку за счет введения дополнительных внутренних сигнальных слоев.