Для сравнения результатов исследования индуктивности несимметричных полосковых линий с двухпроводными приведем зависимость = f{d} для двухпроводной линии сдиамелром проводника b = 0,1 мм (рис. 2 18). По формуле 144] получена за13нси.мос1ь

[Гн/м].

Кривая не имеет выраженного насы-Рис. 2.16. Погонная нндукпш1.ос1ь Щения. Представляет итерестогфа.<1, двухпроводной линии что при d = 0,4 мм несимметричная

полосковая линия шириной 0,1 мм имеет примерно на 10 % большую индуктивность, чем двухпроводная. Таким образом, для получения индуктивиостей требуемой величины, например для липий задержки с распределенными параметрами, выгоднее воспользовагься несимметричными иолосковы-ми линиями как консгруктивно более простыми.

Как установлено выше, разрешаюия снособносгь устроис!Р кодирования линейных перемещений, а также шаг .чискпетизиии устройств кодирования графической информации oiipe.it ;я!(пся крутизной вольт-метрнческои характеристнкн соотвстс1ву10!АН\ 1мли рующих элементов. По определению крутизла

причем \1 = нутое выражение для крутизны

dx dt -

где dW/dx - градиент магнитного поля, который является мерс и его локализации.

Способность полосковых линий .юкализовать мггнигисе im -будем считать основным критерием их пригодности для К(згстру;;;10-вания кодирующих элементов. С этой целью необходима и\}сих--л сравнение по критерию локализации магнитного поля лилий с тооч-зонтальными и вертикальными виткaш, а также двухпроводных линий с полосковыми. в зависимости от того, плоскость петли ni-;i-мого и обратного тока совпадает с плоскостью печатной платы i перпендикулярна ей, различают горизонтальные и всртикальг.ые витки. Например, несимметричные полосковые линии, полученн-ые методом многослойного печатного монтажа, образуют вертикальные витки, так как их проводящая плоскость совпадает с плоскостью lie-чатной платы. Двухпроводные полосковые лнн.ии в миогоспсйных печатных платах могут иметь вертикальные и горизонтальные витки.

Вопрос о предпочтительном типе вижов в двухпроводных линиях можно pediiiTb теоретически .методом анализа двухпроводных линии.

Поле двухпроводных линий легко получить методом суперпозиции полей проводников 7 и 2, если воспользоваться законом полного тока. Составляющая магнитного поля по оси (см. рис. 2.19, а):

(2 29;

составляющая по оси

Найдем взаимную индуктивность между дьумя дрлхпроБОДпыч.и .шниями, расположенными в параллельных п.юскостях на расстоянии х (рис 2 19, б). Потокосцепле!1-п<. .nibih J и 2 равно сумме пошко-цеплении проводникоь 2 и 2" с линией / С проводником 2 связан состйвтяющая , чииии 1. 3 1ьпси.мость , от пр., .v, d hmcci

1 1МИ0/ ИП \KTi« IOli ( ! , i 1ППГ h..IMHL одной . !(1СК( .л ( 1 р I 2

аь.гяющая магппrnoi о мол i При ;

Подставив (2.35) в (2.36) и разделив на полу-н, чим взаимную индуктивность линий при -*">d/2:

Л1о(л-)-

(2х + d)

(2 37,

Данные расчета зависимостей взаимной индуктивности от расстояния между линиями, обра10ва1111Ыми круглыми проводниками диаметром 0,2 мм с расстоянием между центрами d = X = 1,5 мм, приведены Hd рис. 2.20. Способность

0.г 6 линий локализовать поле рассеивания будем ха-d У т т рактеризовать эффективной шириной, равной расстоянию X, на котором поле убывает в е ра. Рис.2 19 К расчету Эффективная ширина рассчитанной двулпровод-2hL "У"Р~°" ной линии с вертикальным витком 4, 0,9 мм, а с горизонтальным /э г = 1,3 мм. Таким образом, при выборе типа линий следует отдать предпошение линиям с вертикальным витком.

Если линии применяются для констр}нроваппя дискретных КЭ, то имеет значение не только их градиент изменения поля, но и величина трансформируемого напряжения при данных величине и скорости ич менепия тока Амплитуда трансфюрмируемого напряжения иропор циональна коф})ициенту взаимной индукции. Поэтому качество линии с точки чрения нх использования в импульсных трансформаторах удобно характеризовать коэффициентом эффективности связи -= Л1о.тах/э, где мо.тзк - ,\{аксимальное оначение взаимной индуктивности. Для рассмотренных выше линий с вертика,;!Ы1Ы\! витком Qa в = 0,9 нГн/мм-.

С помощью зонда исследовалось поле двухпроводной полосковой линии высотой dl = 0,2 м н шириной = 0,2 На рис. 2.21 показаны зависимости взаимной индуктивности исследуемой линии от расстояния до полоскового одиночного проводника (зонда) шириной Ь, = 0,\ \\м, перемещаемого в горизонтальных плоскостях = 5 мкм, а =- 25 мкм ио = 70 мкм перпендикулярно к линии вдоль оси \ В этом экспериме!!-те моделируется теоретически рассмотренный выше случай вертикального расположения витков. Зависимость взаимной индуктивности or перемещения зонда в вертикальном направлении представлена кривой Mq = f (у) при X = О, что соответствует случаю горизонтальных витков. По оси абсцисс отложено расстояние у между проводником полосковой линии и зондом. Эффективная ширина имеет минимальное значение для кривой о = 5 мкм (4 = 0,29 мм). Эффективность связи системы двухпроводная линия - одиночный проводник = 0,9Ь нГн/мм, эффективность связи полосковой линии с витком в плоскости линии Qa = 0,6 нГнмм". Таким образом, эффективная ширина поля

Рис. 2 20 стояния между Рнс. 2 21 Зависп

,1ЧиИИ от pdCCTOflt

!ухпроводнои полосковой

меньше для вертикальных витков, чем для горыонгальиых, и в случае 1юл;)скового исполнения.

Зависимость Q и 4 Oi ншрины проводников несимметричных по т )сковых линий исследовалась птем нзучия пространственного распределения магнитного поля Пространст1енная конфи! \ рчция поля изучалась с помощью зонда, перемеыаслюго перпендикулярно исследуемой линии в параллель!1ых проводяшси по1)срхности плоскостях, задаваемых расстоянием от плоскости ioicia до нроводящей поверхности По напряжению на выходе зонда рассчитывался колр(!)ИЦИ ент взаимной iHflyKiuiH на единицу длины ли1ии

Картина поля линии с параметрами l - 0.2 мм, rf, 0,2 мм, Ь, = 0,1 мм показана на рис 2 22 Вправо от оси абсцисс 01Ложе1Н,1 значения взаим!10и индуктивности линии н зонда oi рассгоя шя между ними для случаев, когда зонд расположен 1ыже lOKonecN ни--о иоовод .п!ка UL, <с rf,) исследуемой линии, а влево - в п 10с!чОс::.;.ч зьиме токо :uvYH!,ero 1:рово1Иика (cL > d).

Полученные зависимости проанализнр\ем дтя 31Ь!Ьечтивнои ширины ::оля. Семейство кривых (см рис. 2 22) д 1Я линии параметрами 0,2, с!.. 0,2 позволяет получить зависимость /. / (d.), пред-can.-iiHHvro отрезками 1 и / на pic 2.23 Зависимость ф()ективнои lunpiiuu голя для линии с параметрами -= 0.2, /). -= О.Ь и толш,ипо,! гокопесундеш основания с изображена отрезками 2 п 2. Получении,г .свл IM0C1H позволяют c,:i ,ать вывод, чго э4фективная ширин,. Пи V/" \ ,рь"! ы\ полосковыч ,1нкнн слабо -авиот от чдаленая ( иодящей поверхности, причем та зависимость ллшеина и проявлнегс.-; .. большей степени для do > Следователыю, для получения более ««•ОКОЙ плотности ИПТ целесообразно вторичную линию рисио.-iaraTi. •н,д первичной. Это обеспечит меньшутэ связь между сосмними траис

Рис. 2.22. Зависимость взаимной индуктивности несимметричной и лосковой линии и зонда от высоты лиинн

форматорами при равных толщинах изоляции между первичными и вторичными проводниками.

Минимальное значение эффективной ширины для линии с d-i = 0,2 мм, bi = 0,2 мм составляет /э = 0,3 мм, а для линии с d, = = 0,2 мм, *1 = 0,6 мм - /s = 0,45 мм, что позволяет сделать вывод о целесообразности уменьшения ширины проводников до технологически приемлемой величины, составляющей 0,1 мм для простой технологии фотохимического травления.

Рассмотрим другие способы локализации магнитного поля полосковых линий. В литературе по магнитным пленкам [49] утвердилось мнение, что помещение магнитного материала (киппера) над полоско-вой линией способствует локализации поля рассеивания последней. В связи с этим исследовалась картина поля полосковых линий при наложении киппера толщиной 1 мм с р = 10. Зависимость эффектиг-ной ширины поля линии с параметрами = 0,5 мм, = 0,2 мм представлена на рис. 2.23 отрезками 5 и 5. Имеет место четко выраженный обратный эффект. Примерно такую же эффективную ширину имеет поле с киппером с di = 0,2 мм, bi = 0,6 мм (отрезки 4 и 4).

Предложенные ранее методы подавления поля рассеивания полосковых линий, основанные на использовании короткозамкнутой линии в промежутке между двумя взаимодействующими линиями [50-52], весьма эффективны [53], но их применение целесообразно в линиях с шагом не менее 1 мм.

Вывод о целесообразности уменьшения ширины проводника в несимметричной полосковой линии следует сделать и для величины Q. Применение киппера не дает увеличения эффективности связи, хотя максимальное значение индуктивности линии с киппером больше на

Рис. 2.23. Зависимость вффектнвной шнрнны поля рассеивания несимметричной полосковой лннни от ее вы-

33 % ДЛЯ первой и на 20 % для второй линии. Уменьшение Q вызвано снижением магнитного сопротивления потоку в пространстве, занимаемом киппером.

Исследуем влияние ширины полосковых линий на их взаимную индуктивность. Пусть токонесущая линия /, как обычно, располагается над съемной линией 2 (рис. 2.24, а). Если линия 2 значительно шире линии /, то некоторая часть магнитных силовых линий будет пересекаться плоскостью проводника 2. Нормальная составляющая этих линий к плоскости проводника вызовет в нем токи Фуко, замыкающиеся в плоскости витка и, следовательно, не создающие поля, охватывающего проводник 2 Потокосцепление шин / и 2 будет уменьшено за счет исключения магнитного потока, который пересекается плоскостью проводника. Таким образом, наблюдается эффект самоэк-ранировйния. Приведенные рассуждения подтверждаются зависимостью Мо от 2 для линии шириной 6j = 0,1 мм и ftj = 0,2 мм при расстоянии между этими линиями и зондом 5 мкм. Ь,

Рис. 2.24. Зав1 смещения съемной