PCB ledningsmetoder fortsætter med at blive forbedret, og fleksible ledningsteknikker kan reducere trådlængden og frigøre mere printkortplads. Konventionelle PCB -ledninger er begrænset af faste trådkoordinater og manglen på vilkårligt vinklede ledninger. Fjernelse af disse begrænsninger kan forbedre kvaliteten af ​​ledninger betydeligt.

Lad os starte med noget terminologi. Vi definerer vilkårlige vinkelledninger som ledningsføring ved hjælp af vilkårlige vinkelsegmenter og radianer. Det er en slags ledningsføring, men er ikke begrænset til kun at bruge 90 graders og 45 graders vinkellinjesegmenter. Topologisk ledning er ledningsføring, der ikke klæber til net og koordinater og ikke bruger almindelige eller uregelmæssige net som formbaserede ledninger. Lad os definere udtrykket fleksibel ledning som trådledninger uden fast form, der gør det muligt at genberegne ledningsform i realtid for at opnå følgende transformationsmuligheder. Kun buer fra forhindringer og deres fælles tangenter bruges til at danne linjeformen. (Forhindringer omfatter stifter, kobberfolie, forbudte områder, huller og andre genstande) en del af kredsløbet på to PCB -modeller. De grønne og røde ledninger kører på forskellige lag af PCB -modellen. De blå cirkler er perforeringerne. Det røde element er fremhævet. There are also some red round pins. Brug kun linjesegmenter og modeller med en vinkel på 90 grader imellem dem. Figur 1B er en PCB -model, der anvender buer og vilkårlige vinkler. Ledninger i enhver vinkel kan virke underlig, men det har mange fordele. Den måde, den er forbundet på, ligner meget, hvordan ingeniører tilsluttede den med hånden for et halvt århundrede siden. Viser en ægte PCB udviklet i 1972 af et amerikansk firma ved navn Digibarn til komplette håndledninger. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Den vilkårlige vinkelforbindelse vist i figur 2 er faktisk ens. Hvorfor ville de bruge vilkårlige vinkelledninger? Fordi denne type ledninger har mange fordele. Vilkårlig vinkelledning har mange fordele. For det første sparer PCB -plads ikke mange vinkler mellem linjesegmenter (polygoner fylder altid mere end tangenter). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Ved ledningsføring i en hvilken som helst vinkel er der dog plads nok til at lægge 4 ledninger på samme vej uden at overtræde designregelkontrol (DRC). Antag, at vi har en chip med positiv tilstand og ønsker at forbinde chipstifterne til to andre ben. Brug kun 90 grader fylder meget. Brug af vilkårlig vinkelledninger kan forkorte afstanden mellem chippen og andre ben, samtidig med at fodsporet reduceres. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Drejning af chippen i enhver vinkel kan også give bedre resultater. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Det viser et rigtigt PCB. Vilkårlig vinkelledninger med roterende chipfunktion er den eneste ledningsmetode for dette printkort. Dette er ikke kun en teori, men også en praktisk løsning (nogle gange den eneste mulige løsning). Viser et eksempel på et simpelt printkort. Topologi kabler resultater, mens automatiske kabler resultater baseret på optimal form er fotos af det faktiske printkort. En automatisk kabel baseret på optimal form kan ikke gøre dette, fordi komponenterne roteres i vilkårlige vinkler. Du har brug for mere område, og hvis du ikke roterer komponenterne, skal enheden gøres større. Layoutydelsen ville blive stærkt forbedret uden parallelle segmenter, som ofte er en kilde til krydstale. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. Når afstanden mellem parallelle tråde øges, falder krydstale kvadratisk. Lad os indstille niveauet for krydstale frembragt af to parallelle 1 mm ledninger i afstand d til e. Hvis der er en vinkel mellem trådsegmenterne, vil niveauet af krydstale falde, når denne vinkel stiger. Krydstalen afhænger ikke af trådens længde, men kun af vinkelværdien: hvor α repræsenterer vinklen mellem trådsegmenterne. Overvej følgende tre ledningsmetoder. På venstre side af figur 8 (90 graders layout) er der den maksimale ledningslængde og den maksimale emi -værdi på grund af parallelle linjesegmenter. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. På højre side (i enhver vinkel) er trådlængden kortest, og der er ingen parallelle trådsegmenter, så interferensværdien er ubetydelig. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Du husker også effekten på signalforsinkelse (ledere bør ikke være parallelle og bør ikke være vinkelrette på PCB -glasfiber). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Kabelen beregner automatisk den optimale form af ledningen (under hensyntagen til den nødvendige sikkerhedsafstand). Fleksibel kabelføring kan derfor i høj grad reducere den tid, der kræves til at redigere topologien, og understøtter pænt flere recapping for at imødekomme begrænsninger. Dette viser et PCB -design, der bevæger sig gennem huller og forgreningspunkter. Under automatisk bevægelse justeres wire forgreningspunkter og gennemgående huller til den optimale position. 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. Når en sti er fundet, er den fast og bliver en del af labyrinten. Ulempen ved sekventiel ledning er, at ledningsresultatet kan afhænge af ledningsrækkefølgen. Når topologisk kvalitet stadig langt fra er perfekt, opstår problemet med at “sidde fast” i lokalt små områder. Men uanset hvilken ledning du kabler om, vil det ikke forbedre kvaliteten af ​​ledningerne. Dette er et alvorligt problem i alle CAD -systemer, der anvender sekventiel optimering. Det er her, bøjningselimineringsprocessen er nyttig. Trådbøjning refererer til fænomenet, at en ledning i et netværk skal gå rundt om et objekt på et andet netværk for at få adgang til et objekt. Rewiring a wire will not correct this. Et eksempel på bøjning er vist. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Automatiske behandlingsresultater vises. I det andet tilfælde (på et andet lag) bliver en tændt grøn ledning automatisk kablet om ved at ændre ledningslaget (fra grønt til rødt). Eliminer trådbøjning ved automatisk at optimere trådform (omtrentlige buer med linjesegmenter bare for at vise alle eksempler på vinkler uden buer). (øverst) originalt design, (nederst) efter eliminering af bøjningsdesign. Røde bøjede tråde er fremhævet. I et Steiner -træ skal alle linjer forbindes som segmenter til hjørner (slutpunkter og tilføjelser). På toppen af ​​hvert nyt toppunkt skal tre segmenter konvergeres, og højst tre segmenter må slutte. Vinklen mellem linjesegmenterne, der konvergerer til toppunktet, må ikke være mindre end 120 grader. Det er ikke særlig svært at konstruere en Steiner med disse tilstrækkelige betingede egenskaber, men det er ikke nødvendigvis minimal. Grå Steiner træer er ikke optimale, men sorte Steiner træer er. I praktisk kommunikationsdesign skal forskellige former for forhindringer overvejes. De begrænser evnen til at konstruere minimumspændende træer ved hjælp af både algoritmer og Steiner -træer ved hjælp af geometriske metoder. Forhindringerne er vist med gråt, og vi anbefaler at starte i alle endepunkt. Hvis der er mere end et tilstødende endepunkt, skal du vælge et, der giver dig mulighed for at fortsætte med at bruge det andet toppunkt. Det afhænger af vinklen. Hovedmekanismen her er en kraftbaseret algoritme, der beregner de kræfter, der virker på de nye hjørner og gentagne gange flytter dem til et ligevægtspunkt (kræfternes størrelse og retning afhænger af ledningerne ved de tilstødende grenpunkter). Hvis vinklen mellem et par linjesegmenter forbundet til et toppunkt (endestation eller tilføjelse) er mindre end 120 grader, kan der tilføjes et forgreningspunkt, og derefter kan en mekanisk algoritme bruges til at optimere toppunktets position. 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. Efter tilføjelse af en ny node, bør du kontrollere minimum af et subnet bestående af fire ben:

1. Hvis der tilføjes et toppunkt i nærheden af ​​et andet nyligt tilføjet toppunkt, skal du kontrollere, om der er det mindste firestiftede netværk.

2. Hvis firpins-netværket ikke er minimalt, skal du vælge et par “diagonale” (tilhørende de firkantede diagonale) slutpunkter eller virtuelle terminalknudepunkter (virtuelle terminalnoder-trådbøjninger).

3. Linjesegmentet, der forbinder slutpunktet (virtuelt slutpunkt) til det nærmeste nye toppunkt, erstattes af det linjesegment, der forbinder slutpunktet (virtuelt slutpunkt) til det fjerne nye toppunkt.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Denne metode garanterer ikke at bygge det mindste netværk, men sammenlignet med andre metoder kan det opnå den mindste netværkslængde uden afgræsning. Det giver også mulighed for områder, hvor slutpunktsforbindelser er forbudt, og antallet af endepunktsknudepunkter kan være vilkårligt.

Fleksibel ledningsføring i enhver vinkel har nogle andre interessante fordele. For eksempel, hvis du automatisk kan flytte mange objekter ved hjælp af automatisk real-time wire form genberegning, kan du oprette parallelle serpentine linjer. Denne kabelfremgangsmåde udnytter pladsen bedre, minimerer antallet af iterationer og muliggør fleksibel brug af tolerancer. Hvis der er to serpentinlinjer sammenflettet med hinanden, vil den automatiske kabel reducere længden af ​​en eller begge, afhængigt af regelprioritet.

Overvej ledningerne til BGA -komponenter. I den traditionelle perifer-til-center tilgang reduceres antallet af kanaler til periferien med 8 med hvert på hinanden følgende lag (på grund af en reduktion i omkredsen). For eksempel kræver en 28×28 mm komponent med 784 ben 10 lag. Nogle af lagene i diagrammet er sluppet for ledninger. Figur 16 viser en fjerdedel af en BGA. På samme tid ændres antallet af kanaler, der kræves for at forlade periferien, ikke fra lag til lag, når du bruger ledningsmetoden “center til periferi”. Dette vil i høj grad reducere antallet af lag. For en komponentstørrelse på 28×28 mm er 7 lag tilstrækkelige. For større komponenter er det en win-win. Figur 17 viser en fjerdedel af BGA. Et eksempel på BGA -ledninger er vist. Når vi bruger “center til periferi” kablingstilgang, kan vi fuldføre kabling af alle netværk. Tilfældig vinkel topologisk automatisk kabel kan gøre dette. Traditionelle automatiske kabler kan ikke dirigere dette eksempel. Viser et eksempel på en ægte PCB, hvor ingeniøren reducerede antallet af signallag fra 6 til 4 (sammenlignet med specifikationen). Derudover tog det ingeniører kun en halv dag at færdiggøre ledningerne til printkortet.