PCB i metudi di fili continuanu à migliurà, è e tecniche di fili flessibili ponu riduce a lunghezza di u filu è liberà più spaziu PCB. U cablu cunvenziunale di u PCB hè limitatu da e cuurdinate di filu fissu è a mancanza di fili à angulu arbitrariu. A rimozione di queste limitazioni pò migliorà significativamente a qualità di u cablaggio.

Cuminciamu cù qualchì terminologia. Definemu cablaggi Angulari arbitrarii cum’è cablaggi di fili cù segmenti di Angulu arbitrariu è radiani. Hè un tipu di filu di filu, ma ùn hè micca limitatu à aduprà solu 90 gradi è 45 gradi di segmenti di linea Angle. U cablatu topulogicu hè un filu di filu chì ùn aderisce micca à e reticelle è à e coordinate è ùn utilizza micca reti regulari o irregulari cum’è u cablaggio basatu in forma. Definiscimu u terminu filu flessibile cum’è filu filu senza forma fissa chì permette un recalculu in forma di filu in tempu reale per uttene e seguenti pussibilità di trasformazione. Solu l’archi da l’ostaculi è e so tangenti cumuni sò aduprati per furmà a forma di linea. (L’ostaculi includenu spilli, lamina di rame, zone proibite, fori è altri oggetti) parte di u circuitu di dui mudelli PCB. I fili verdi è rossi correnu nantu à sfarenti strati di u mudellu PCB. I cerchi turchini sò e perforazioni. L’elementu rossu hè messu in risaltu. There are also some red round pins. Aduprate solu segmenti di linea è mudelli cù un Angulu di 90 gradi trà elli. A Figura 1B hè un mudellu PCB cù archi è anguli arbitrarie. U cablaggio à qualsiasi Angulu pò sembra stranu, ma hà assai vantaghji. U modu in cui hè cablatu hè assai simile à cume l’ingegneri u cablavanu manualmente mezu seculu fà. Mostra un veru PCB sviluppatu in u 1972 da una sucietà americana chjamata Digibarn per u cablaggio manuale cumpletu. This is a PCB board based on Intel8008 computer. U cablu di l’Angulu arbitrariu mostratu in a Figura 2 hè in realtà simile. Perchè uttenerianu un cablu Angulare arbitrariu? Perchè stu tipu di cablaggio hà parechji vantaghji. U cablu Angulare Arbitrariu hà parechji vantaghji. Prima, micca aduprà l’anguli trà i segmenti di linea salva u spaziu PCB (i poligoni occupanu sempre più spaziu di e tangenti). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Tuttavia, quandu si cableghja à qualsiasi Angulu, ci hè abbastanza spaziu per pone 4 fili nantu à u listessu percorsu senza violà a verifica di e regule di cuncepimentu (DRC). Eppo suppone chì avemu un chip di modu pusitivu è vulemu cunnette i pin di chip à altri dui pins. Using only 90 degrees takes up a lot of space. Aduprà un cablu Angulare arbitrariu pò accurtà a distanza trà u chip è altri pin, riducendu l’impronta. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotà u chip à qualsiasi Angulu pò ancu furnisce risultati megliu. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Mostra un veru PCB. U cablu Angulare Arbitrariu cù funzione di chip rotante hè l’unicu metudu di cablaggio per questu circuitu. Questa ùn hè micca solu una teoria, ma dinò una soluzione pratica (à volte l’unica soluzione pussibule). Mostra un esempiu di un PCB simplice. I risultati di u cableru di topulugia, mentre i risultati di u cableru automaticu basatu nantu à una forma ottima sò foto di u PCB attuale. Un cablatore automaticu basatu annantu à una forma ottima ùn pò micca fà questu perchè i cumpunenti sò rotati à anguli arbitrarie. Avete bisognu di più area, è se ùn rotate micca i cumpunenti, u dispositivu deve esse ingranditu. E prestazioni di layout seranu assai migliorate senza segmenti paralleli, chì sò spessu una fonte di crosstalk. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Fighjemu u livellu di crosstalk produttu da dui fili paralleli di 1mm spaziati d à e. Se ci hè un Angulu trà i segmenti di filu, allora quandu questu Angulu aumenta, u livellu di crosstalk diminuisce. A diafonia ùn dipende micca da a lunghezza di u filu, ma solu da u valore di l’Angulu: induve α rappresenta l’Angulu trà i segmenti di filu. Cunsiderate i seguenti trè metudi di cablaggio. A manu manca di a Figura 8 (dispusizione à 90 gradi), ci hè a lunghezza massima di u filu è u valore massimu di emi per via di segmenti di linea parallela. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. A manu dritta (à qualsiasi Angulu), a lunghezza di u filu hè a più corta è ùn ci sò micca segmenti di fili paralleli, dunque u valore d’interferenza hè trascurabile. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Ti ricordate ancu l’effettu nantu à u ritardu di u signale (i cunduttori ùn devenu micca esse paralleli è ùn devenu micca esse perpendiculari à a fibra di vetru PCB). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. U cabler calcula automaticamente a forma ottima di u filu (tenendu contu di u permessu di sicurezza necessariu). Un cablaghju flessibile pò dunque riduce assai u tempu necessariu per mudificà a topulugia, sustenendu di manera piacevule parechje ricuperazione per risponde à e limitazioni. Questa mostra un cuncepimentu PCB chì si move per fori è punti di ramu. Durante u muvimentu automaticu, i punti di ramu di filu è i fori attraversi sò adattati à a pusizione ottima. 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. Quandu si trova un percorsu, hè fissu è diventa parte di u labirintu. U svantaghju di u cablaggio sequenziale hè chì u risultatu di u cablaggio pò dipende da l’ordine di cablaggio. Quandu a qualità topulogica hè sempre luntana da esse perfetta, u prublema di “impiccà” si trova in e zone lucalmente chjuche. Ma ùn importa micca u filu chì rewire, ùn hà micca da migliurà a qualità di u cablu. Questu hè un prublema seriu in tutti i sistemi CAD chì utilizanu ottimisazione sequenziale. Hè quì chì u prucessu di eliminazione di curvatura hè utile. A curvatura di fili si riferisce à u fenomenu chì un filu in una rete deve camminà intornu à un oggettu in un’altra rete per accede à un oggettu. Rewiring a wire will not correct this. Un esempiu di curvatura hè mustratu. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. I risultati di trasfurmazioni automatichi sò visualizati. In u secondu casu (nantu à un altru stratu), un filu verde illuminatu hè riallatu automaticamente cambiendu u stratu di filamentu (da verde à rossu). Eliminate a curvatura di u filu uttimizendu automaticamente a forma di u filu (archi apprussimativi cù segmenti di linea solu per mustrà qualsiasi esempii d’Angulu senza archi). (cima) cuncepimentu originale, (in basso) dopu avè eliminatu u cuncepimentu di curvatura. I fili piegati rossi sò messi in risaltu. In un arburu Steiner, tutte e linee devenu esse cunnesse cum’è segmenti à vertici (punti finali è aghjunte). In cima di ogni novu vertice, trè segmenti devenu cunverghjene è micca più di trè segmenti devenu finisce. L’angulu trà i segmenti di linea chì cunverghjenu à u vertice ùn deve esse menu di 120 gradi. Ùn hè micca assai difficiule di custruisce un Steiner cù queste pruprietà cundiziunali abbastanza, ma ùn hè micca necessariamente minimu. L’arburi grisgi Steiner ùn sò micca ottimali, ma l’arburi Steiner neri sò. In a cuncezzione pratica di cumunicazione, diversi tipi di ostaculi devenu esse cunsiderati. Limitanu a capacità di custruisce arburi di spannamentu minimi aduprendu tramindui algoritmi è arburi Steiner aduprendu metudi geomettrici. L’ostaculi sò mustrati in grisgiu è ricumandemu di cumincià à qualsiasi vertice finale. Se ci hè più di un vertice di fine adiacente, duvete sceglie unu chì vi permette di cuntinuà aduprendu u secondu vertice. Dipende da l’Angulu. U meccanisimu principale quì hè un algoritmu basatu in forza chì calcula e forze chì agiscenu nantu à i novi vertici è li move ripetutamente à un puntu di equilibriu (a magnitudine è a direzzione di e forze dipendenu da i fili in i punti di ramu adiacenti). Se l’Angulu trà una coppia di segmenti di linea cunnessi à un vertice (terminale o aghjuntu) hè menu di 120 gradi, un puntu di ramu pò esse aghjuntu, è allora un algoritmu meccanicu pò esse adupratu per ottimizà a posizione di u vertice. 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. Dopu avè aghjuntu un novu node, duvete cuntrollà u minimu di una sottureta cumposta da quattru pins:

1. Se un vertice hè aghjuntu à a vicinanza di un altru vertice appena aghjuntu, verificate per a più chjuca rete di quattru pin.

2. Se a rete à quattru pin ùn hè micca minima, selezziunate una coppia di punti diagonali “diagonali” (appartenenti à a diagonale quadrilaterale) o nodi di terminale virtuale (nodi di terminal virtuale – fili curvati).

3. U segmentu di linea chì cullega l’endpoint (endpoint virtuale) à u novu vertice più vicinu hè rimpiazzatu da u segmentu di linea chì cunnette l’endpoint (endpoint virtuale) à u novu vertice distante.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Stu metudu ùn garantisce micca di custruisce a rete più chjuca, ma paragunatu cù altri metudi, pò uttene a lunghezza più chjuca di a rete senza pasce. Permette ancu e zone induve e cunnessioni di endpoint sò proibite, è u numeru di nodi di endpoint pò esse arbitrariu.

U cablu flessibile in ogni Angulu hà alcuni altri vantaghji interessanti. Per esempiu, sè pudete spustà automaticamente parechji oggetti cù l’aiutu di u ricalculu automaticu di a forma di filu in tempu reale, pudete creà linee serpentine parallele. Stu metudu di cablaggio face un megliu usu di u spaziu, minimizza u numeru di iterazioni, è permette un usu flessibile di e tolleranze. Se ci sò duie linee serpentine intrecciate l’una cù l’altra, u cablatore automaticu riduce a lunghezza di una o di e duie, secondu a priorità di a regula.

Cunsiderate u cablaggio di cumpunenti BGA. In l’approcciu tradiziunale perifericu à centru, u numeru di canali versu a periferia hè riduttu di 8 cù ogni stratu successivu (per via di una riduzione di u perimetru). Per esempiu, un cumpunente di 28x28mm cù 784 pins richiede 10 strati. Alcuni di i strati in u schema anu scappatu di u cablu. A Figura 16 mostra un quartu di un BGA. In listessu tempu, quandu si usa u metudu di cablaggio “centru à periferia”, u numeru di canali richiesti per surtite à a periferia ùn cambia micca di stratu in stratu. Questu hà da riduce assai u numeru di strati. Per una dimensione di cumpunente di 28x28mm, 7 strati sò abbastanza. Per cumpunenti più grandi, hè un win-win. A Figura 17 mostra un quartu di u BGA. Un esempiu di cablaggio BGA hè mostratu. Quandu si utilizza l’approcciu di cavallu “centru à periferia”, pudemu cumplettà u cablamentu di tutte e rete. Un cablatore automaticu topologicu Angulare Arbitrariu pò fà questu. I cablaggi automatichi tradiziunali ùn ponu micca instradà questu esempiu. Mostra un esempiu di una vera PCB induve l’ingegnere hà riduttu u numeru di strati di segnale da 6 à 4 (paragunatu à a specificazione). In più, ci hè vulsutu ingegneri solu una meza ghjurnata per compie u filu di u PCB.