СПОСОБ ТРЕХКРАТНОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЦЕПЕЙ В МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их резервирования и трассировки.

Наиболее близким по техническому решению является выбранный за прототип способ компоновки многослойных печатных плат для цепей с резервированием, когда 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 [Заявка на патент на изобретение №2015137532].

Недостатком этого способа является лишь однократное резервирование с частичным использованием полезных взаимных влияний: лишь лицевой связи между трассами.

Предлагается способ трехкратного резервирования цепей, включающий взаимное расположение резервируемой и резервных цепей, компоновку и трассировку резервируемой и резервной плат, когда 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, отличающийся тем, что дополнительно введены две резервные цепи, соответствующие друг другу фрагменты трасс резервируемой и резервных цепей располагаются параллельно друг другу в склеивающем слое диэлектрика, резервируемая и одна резервная цепи располагаются на резервируемой плате, две другие резервные цепи располагаются на резервной плате, трассы данных резервных цепей располагаются на одном уровне, резервируемые и резервные радиоэлектронные компоненты размещаются на противоположных склеиваемым сторонах резервируемой и резервной печатных плат.

Техническим результатом является трехкратное резервирование с уменьшением восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям. В случае выхода из строя резервируемой цепи в резервной цепи будет достигаться аналогичный технический результат.

Технический результат достигается за счет того, что помеховый импульс, длительность которого меньше минимальной разности задержек мод структуры, образованной парой проводников резервируемой и резервных цепей и опорными проводниками, выполненными в виде плоскости, подвергается разложению на импульсы меньшей амплитуды, что становится возможным за счет лицевых и боковых связей между всеми проводниками и неоднородного диэлектрического заполнения.

Достижимость технического результата продемонстрирована на примере распространения импульсной помехи с ЭДС 2 В и длительностями фронтов и плоской вершины по 100 пс в структуре связанных линий длиной 1 м (фиг. 1). Геометрические параметры проводников структуры: w=430 мкм, t=105 мкм, s=50 мкм. Толщина диэлектрической подложки h₂=130 мкм, расстояние от подложки до полигона земли h₁=1000 мкм, относительная диэлектрическая проницаемость слоя диэлектрика ε_r2=20, значение относительного диэлектрического заполнения подложки плат ε_r1=4,25. Номинал резисторов R (по существу являющихся импедансом компонентов) выбран равным 30 Ом. Погонные задержки мод равны: 6,9; 8,3; 11,5; 13,6 нс/м (вычисленные как корень квадратный из собственных значений произведения матриц погонных коэффициентов электромагнитной и электростатической индукции четырехпроводной полосковой линии передачи, образованной при реализации предлагаемого способа).

Импульсная помеха подавалась между резервируемой трассой (активный проводник) и опорным проводником, функцию резервных трасс выполняют пассивные проводники. Результаты квазистатического моделирования временного отклика на ближнем и дальнем концах резервируемой трассы (точки 2 и 6 на фиг. 1б) показывают четыре импульса разложения с амплитудами 0,12. 0,24. 0,16 и 0,19 В соответственно (фиг. 2), что почти в 4 раза меньше уровня импульсной помехи (0,85 В) в начале линии. Разложение импульсной помехи на четыре импульса меньшей амплитуды (и как следствие уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктиным эмиссиям) обусловлено разностью задержек мод в структуре, образованной данными трассировкой и компоновкой печатных плат. В случае подачи импульсной помехи между любым из пассивных и опорным проводниками на дальнем конце активного проводника будет наблюдаться аналогичный временной отклик. Таким образом, результаты моделирования показывают, что предложенный способ трехкратного резервирования цепей позволяет уменьшить восприимчивость резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям.