Способы совершенствования передачи импульсных сигналов в межсоединениях элементов и устройств вычислительной техники и систем управления

• Автор: Заболоцкий, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МНОГОПРОВОДНЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ ОБЗОР.

1.1 Суть проблемы

1.2 Обзор исследований по вычислению временного отклика схем многопроводных линий передачи
1.3 Теоретические основы моделей для вычисления временного отклика произвольных схем многопроводных межсоединений.

1.3.1 Решение волновых уравнений

1.3.2 Уравнения, описывающие отрезок многопроводной линии

передачи .

1.3.3 Формулировка уравнений схемы для моделирования отклика

1.3.4 Моделирование временного отклика с учетом дисперсии.

1.4 Цель работы и постановка задач исследования
2. АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ
2.1 Разработка и программная реализация алгоритмов.
2.1.1 Алгоритмы.
2.1.2 Сравнительный анализ моделей
2.2 Вычисление временного отклика в системе компьютерного моделирования электромагнитной совместимости.
2.2.1 Реализация вычисления временного отклика
2.2.2 Тестирование реализации.
2.3 Основные результаты главы
3. ИСКАЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА В МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
3.1 Дальняя перекрестная помеха в многопроводном отрезке
микрополосковой линии при воздействии на несколько проводников
3.2 Искажения импульсных сигналов в межсоединениях помехозащищенной теплопроводной монтажной платы.
3.2.1 Две связанные линии.
3.2.2 Четыре последовательно соединенных отрезка линий
3.3 Целостность сигналов в миогопроводной шине многослойной печатной платы
3.4 Основные результаты главы.
4. ИСКАЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА В МЕАНДРОВЫХ ЛИНИЯХ ЗАДЕРЖКИ.
4.1 Уменьшение искажений импульсного сигнала в меандровых линиях
с одним и двумя витками.
4.1.1 Меандровая линия из одного витка
4.1.2 Меандровая линия из двух витков
4.2 Анализ целостности сигнала в реальной многослойной печатной
4.2.1 Меандровая линия из одного с половиной витка.
4.2.2 Меандровая линия из двух витков с проводниками на соседнем
4.3 Экспериментальное моделирование
4.4 Основные результаты главы
5. МОДАЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В МПОГОПРОВОДНЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЯХ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
5.1 Модальные искажения импульсного сигнала
5.1.1 Микрополосковые линии
5.1.2 Плоские и центральносимметричный кабели.
5.1.3 Модальные искажения сигналов в виде меандра и синусоиды
5.2 Разложение импульсного сигнала.
5.3 Разложение и восстановление импульсного сигнала
5.3.1 Микрополосковые линии
5.3.2 Силовые кабели.
5.4 Экспериментальное моделирование.
5.4.1 Разложение импульсного сигнала.
5.4.2 Восстановление импульсного сигнала.
5.5 Основные результаты главы.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Теоретические работы В. И. Коваленкова [, ] по анализу связанных линий передачи во многом предопределили появление важных теоретических исследований по анализу многонроводных линий передачи, выполненных П. И. Кузнецовым и опубликованных в сборнике статей [], который дважды переиздавался в США [] и стал предметом многочисленных ссылок современных исследователей межсоединений. Важные для теории многопроводных линий передачи выводы телеграфных уравнений из уравнений Максвелла представлены, например, в работах [,]. Исследования многопроводных структур успешно развивались отечественными учёными, прежде всего применительно к созданию устройств СВЧ-техлики: на основе планарных многопроводных линий [,]; с применением более сложных многосвязных полосковых структур с неравной физической длиной связанных линий в области их связи []. Интересные аспекты межсоединений для пикосекундных сигналов показаны в []. Большой вклад в исследования межсоединений печатных плаг обобщен в работе [7]. Различные вопросы ЭМС печатных плат рассмотрены в []: Универсальные и высокоэффективные модели межсоединений разработаны в []. Среди зарубежных можно выделить исследователей под руководством таких учёных как O. A. Palusinski, R. Mittra, K. Tripathi (США), M. S. Nakhla (Канада), R. Pregla (Германия), M. Homo (Испания). На компьютерную реализацию современных теоретических достижений в моделировании межсоединений быстродействующих электронных схем делают акцент G Pan, К. Olson, В. К. Gilbert (США). Большой теоретический вклад в решение проблемы анализа МПЛП сделал F. Y. Chang (США). Последовательно проводятся исследования, которыми руководят R. F. Harrington, Т. К. Sarkar (США) и A. R. Djordjevic (Югославия). Для получения высоких характеристик межсоединений с наименьшими затратами необходимо моделирование электромагнитных процессов, связанных с распространением импульсных сигналов в межсоединениях. Количественные оценки, полученные посредством моделирования электромагнитных процессов, позволяют гарантировать неискажённую передачу высокочастотных сигналов в сложных межсоединениях высокой плотности, крайне необходимую для развития современной вычислительной техники. Одним из эффективных методов моделирования электромагнитных процессов является квазистатичсский подход, который разделяется на три независящих друг от друга задачи определения: матриц погонных параметров отрезков * линий передачи, параметров трехмерных неоднородностей и отклика схемы линии передачи на заданное воздействие. Известно довольно большое количество работ по исследованию первых двух задач. Примером является работа []. Однако вычислению временного отклика, а так же практическим применениям посвящено гораздо меньше работ. Поэтому в данной диссертационной работе этому уделяется особое внимание. В данном разделе представлен обзор исследований по вычислению временного отклика схем многопроводных линий передачи []. В работе [] впервые показано, как можно использовать матричную алгебру для решения с минимальными затратами трудной и громоздкой задачи анализа МПЛП. В работе [] рассмотрена МПЛП в установившемся режиме, а в [] приведено решение задачи переходного анализа симметрированной МПЛП через определённый интеграл от функции Бесселя, применяя матричную теорию и преобразование Лапласа. В известной работе [] приведен вывод телеграфных уравнений, описывающих МПЛП. В работе [] представлен анализ временного отклика МПЛП без потерь, без ограничения двумя линиями и без допущения слабой связи между ними, а также введено понятие схемы согласованного окончания и эквивалентной схемы для МПЛП. В классической работе [] с помощью матричного анализа развита теория распространения волн в многопроводных линиях передачи без потерь с неоднородными диэлектриками. В известной работе [] представлен метод вывода решений уравнений однородной многопроводной линии передачи и метод для вывода матричных схемных параметров отрезка линии. Должно отметить существенный вклад этого автора в исследование различных аспектов проблемы МПЛП.