PCB els mètodes de cablejat continuen millorant i les tècniques de cablejat flexibles poden reduir la longitud del cable i alliberar més espai de PCB. El cablejat convencional del PCB està limitat per coordenades de fil fixes i per la manca de cables inclinats arbitràriament. Eliminar aquestes limitacions pot millorar significativament la qualitat del cablejat.

Let’s start with some terminology. Definim el cablejat d’angle arbitrari com el cablejat de cable mitjançant segments d’angle i radians arbitraris. És una mena de cablejat de fil, però no es limita a utilitzar només segments de línia angular de 90 i 45 graus. Topological wiring is wire wiring that does not adhere to grids and coordinates and does not use regular or irregular grids like shape-based wiring. Definim el terme cablejat flexible com a cablejat de cable sense forma fixa que permeti recalcular la forma de cable en temps real per aconseguir les següents possibilitats de transformació. Només s’utilitzen arcs dels obstacles i les seves tangents comunes per formar la forma de la línia. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. Els cables verds i vermells funcionen en diferents capes del model de PCB. The blue circles are the perforations. The red element is highlighted. There are also some red round pins. Use only line segments and models with an Angle of 90 degrees between them. La figura 1B és un model de PCB que utilitza arcs i angles arbitraris. Wiring at any Angle may seem strange, but it does have many advantages. The way it is wired is very similar to how engineers wired it by hand half a century ago. Mostra un PCB real desenvolupat el 1972 per una empresa nord-americana anomenada Digibarn per al cablejat manual complet. This is a PCB board based on Intel8008 computer. El cablejat d’angle arbitrari que es mostra a la figura 2 és realment similar. Per què utilitzarien un cablejat angular arbitrari? Com que aquest tipus de cablejat té molts avantatges. Arbitrary Angle wiring has many advantages. En primer lloc, no utilitzar els angles entre segments de línia estalvia espai de PCB (els polígons sempre ocupen més espai que les tangents). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Tanmateix, quan es connecta a qualsevol angle, hi ha prou espai per col·locar 4 cables al mateix camí sense infringir la comprovació de regles de disseny (DRC). Suposem que tenim un xip en mode positiu i volem connectar els pins del xip a altres dos pins. Using only 90 degrees takes up a lot of space. L’ús de cablejat d’angle arbitrari pot reduir la distància entre el xip i altres pins, tot reduint la petjada. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Girar el xip en qualsevol angle també pot proporcionar millors resultats. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. It shows a real PCB. Arbitrary Angle wiring with rotating chip function is the only wiring method for this circuit board. Això no només és una teoria, sinó també una solució pràctica (de vegades l’única solució possible). Shows an example of a simple PCB. Els resultats de cablejat de topologia, mentre que els resultats de cablejat automàtic basats en una forma òptima són fotos del PCB real. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Necessiteu més superfície i, si no gireu els components, el dispositiu s’ha de fer més gran. El rendiment del disseny es milloraria considerablement sense segments paral·lels, que sovint són una font de diafonía. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Let’s set the level of crosstalk produced by two parallel 1mm wires spaced d to e. Si hi ha un angle entre els segments de filferro, a mesura que augmenta aquest angle, el nivell de diafonía disminuirà. The crosstalk does not depend on the length of the wire, but only on the Angle value: where α represents the Angle between the wire segments. Penseu en els tres mètodes de cablejat següents. On the left side of Figure 8 (90 degree layout), there is the maximum wire length and the maximum emi value due to parallel line segments. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. On the right-hand side (at any Angle), the wire length is shortest and there are no parallel wire segments, so the interference value is negligible. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. You also remember the effect on signal delay (conductors should not be parallel and should not be perpendicular to the PCB fiberglass). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. El cablejat calcula automàticament la forma òptima del cable (tenint en compte l’espai de seguretat necessari). El cablejat flexible, per tant, pot reduir considerablement el temps necessari per editar la topologia, donant suport molt bé a recapacitacions múltiples per complir les restriccions. Es mostra un disseny de PCB que es mou a través de forats i punts de branca. Durant el moviment automàtic, els punts de derivació de filferro i els forats passants s’ajusten a la posició òptima. In most computer-aided design (CAD) systems, the wiring interconnection problem is reduced to the problem of sequentially finding paths between pairs of points in a maze of pads, forbidden areas, and laid wires. Quan es troba un camí, es fixa i passa a formar part del laberint. L’inconvenient del cablejat seqüencial és que el resultat del cablejat pot dependre de l’ordre del cablejat. Quan la qualitat topològica encara és lluny de ser perfecta, el problema de “quedar-se atrapat” es produeix en àrees localment petites. But no matter which wire you rewire, it’s not going to improve the quality of the wiring. This is a serious problem in all CAD systems using sequential optimization. This is where the bending elimination process is useful. La flexió de cables es refereix al fenomen que un cable d’una xarxa ha de caminar al voltant d’un objecte d’una altra xarxa per accedir a un objecte. Rewiring a wire will not correct this. Es mostra un exemple de flexió. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Es mostren els resultats del processament automàtic. In the second case (on another layer), a lighted green wire is automatically rewired by changing the wiring layer (from green to red). Eliminate wire bending by automatically optimizing wire shape (approximate arcs with line segments just to show any Angle examples without arcs). (top) original design, (bottom) after eliminating bending design. Es destaquen els cables doblegats de color vermell. En un arbre de Steiner, totes les línies han d’estar connectades com a segments a vèrtexs (punts finals i addicions). A la part superior de cada nou vèrtex, han de convergir tres segments i no han d’acabar més de tres segments. The Angle between the line segments that converge to the vertex shall not be less than 120 degrees. No és molt difícil construir un Steiner amb aquestes propietats condicionals suficients, però no és necessàriament mínim. Gray Steiner trees are not optimal, but black Steiner trees are. En el disseny pràctic de la comunicació, cal tenir en compte diferents tipus d’obstacles. Limiten la capacitat de construir arbres mínims amb algorismes i Steiner mitjançant mètodes geomètrics. The obstacles are shown in gray and we recommend starting at any end vertex. If there is more than one adjacent terminating vertex, you should choose one that allows you to continue using the second vertex. It depends on the Angle. El principal mecanisme aquí és un algorisme basat en forces que calcula les forces que actuen sobre els nous vèrtexs i les mou repetidament a un punt d’equilibri (la magnitud i la direcció de les forces depenen dels cables dels punts de branca adjacents). Si l’angle entre un parell de segments de línia connectats a un vèrtex (extrem o addició) és inferior a 120 graus, es pot afegir un punt de branca i es pot utilitzar un algorisme mecànic per optimitzar la posició del vèrtex. It’s worth noting that simply sorting all angles in descending order and adding new vertices in that order doesn’t work, and the result is worse. After adding a new node, you should check the minimum of a subnet consisting of four pins:

1. If a vertex is added to the vicinity of another newly added vertex, check for the smallest four-pin network.

2. If the four-pin network is not minimal, select a pair of “diagonal” (belonging to the quadrilateral diagonal) endpoints or virtual terminal nodes (virtual terminal nodes – wire bends).

3. The line segment that connects the endpoint (virtual endpoint) to the nearest new vertex is replaced by the line segment that connects the endpoint (virtual endpoint) to the distant new vertex.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

This method does not guarantee to build the smallest network, but compared with other methods, it can achieve the smallest network length without grazing. També permet les zones on estan prohibides les connexions de punt final i el nombre de nodes de punt final pot ser arbitrari.

Flexible wiring at any Angle has some other interesting advantages. For example, if you can automatically move many objects with the help of automatic real-time wire shape recalculation, you can create parallel serpentine lines. This cabling method makes better use of space, minimizes the number of iterations, and allows for flexible use of tolerances. If there are two serpentine lines interlaced with each other, the automatic cabler will reduce the length of one or both, depending on rule priority.

Consider the wiring of BGA components. In the traditional peripheral-to-center approach, the number of channels to the periphery is reduced by 8 with each successive layer (due to a reduction in perimeter). For example, a 28x28mm component with 784 pins requires 10 layers. Algunes de les capes del diagrama han escapat del cablejat. La figura 16 mostra un quart de BGA. Al mateix temps, quan s’utilitza el mètode de cablejat “centre a perifèria”, el nombre de canals necessaris per sortir a la perifèria no canvia de capa a capa. Això reduirà considerablement el nombre de capes. Per a una mida de component de 28×28 mm, n’hi ha prou amb 7 capes. Per als components més grans, és guanyar-guanyar. Figure 17 shows a quarter of the BGA. An example of BGA wiring is shown. When using the “center to periphery” cabling approach, we can complete the cabling of all networks. El cablejat automàtic topològic d’angle arbitrari pot fer-ho. Traditional automatic cablers cannot route this example. Shows an example of a real PCB where the engineer reduced the number of signal layers from 6 to 4 (compared to the specification). In addition, it took engineers only half a day to complete the wiring of the PCB.