PCB dratmetodoj daŭre pliboniĝas, kaj flekseblaj dratteknikoj povas redukti dratlongon kaj liberigi pli da PCB-spaco. Konvencia PCB-drataro estas limigita per fiksaj drataj koordinatoj kaj la manko de arbitre angulaj dratoj. Forigi ĉi tiujn limojn povas signife plibonigi la kvaliton de drataro.

Let’s start with some terminology. Ni difinas arbitran angulan dratadon kiel dratan dratadon uzante arbitrajn angulajn segmentojn kaj radianojn. Ĝi estas speco de drata drataro, sed ne limiĝas al uzado de nur 90-gradaj kaj 45-gradaj Angulaj liniaj segmentoj. 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. Ni difinu la esprimon fleksebla drataro kiel dratodrataro sen fiksa formo, kiu ebligas realtempan dratforman rekalkulon por atingi la jenajn transformajn eblojn. Nur arkoj de obstakloj kaj iliaj komunaj klavoj estas uzataj por formi la linian formon. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. La verdaj kaj ruĝaj dratoj funkcias per malsamaj tavoloj de la PCB-modelo. 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. Figuro 1B estas PCB-modelo uzanta arkojn kaj arbitrajn angulojn. 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. Montras veran PCB disvolvitan en 1972 de usona kompanio nomata Digibarn por kompleta mana drataro. This is a PCB board based on Intel8008 computer. La arbitra Angla drataro montrita en Figuro 2 estas efektive simila. Kial ili uzus arbitran angulan drataron? Ĉar ĉi tiu tipo de drataro havas multajn avantaĝojn. Arbitrary Angle wiring has many advantages. Unue, ne uzi la angulojn inter liniaj segmentoj ŝparas PCB-spacon (pluranguloj ĉiam okupas pli da spaco ol klavoj). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Tamen, kiam oni kabligas laŭ iu ajn angulo, estas sufiĉe da spaco por meti 4 dratojn sur la saman vojon sen malobservi projektan regulkontrolon (DRC). Supozu, ke ni havas pozitivan reĝimon kaj volas konekti la pecetajn pinglojn al du aliaj pingloj. Using only 90 degrees takes up a lot of space. Uzi arbitran Angle-kabligon povas mallongigi la distancon inter la blato kaj aliaj pingloj, dum reduktante la spuron. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotacii la blaton laŭ iu ajn angulo ankaŭ povas doni pli bonajn rezultojn. 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. Ĉi tio estas ne nur teorio, sed ankaŭ praktika solvo (kelkfoje la sola ebla solvo). Shows an example of a simple PCB. Topologiaj kablaj rezultoj, dum aŭtomataj kablaj rezultoj bazitaj sur optimuma formo estas fotoj de la reala PCB. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Vi bezonas pli da areo, kaj se vi ne turnas la komponantojn, la aparato devas esti pli granda. Layout performance would be greatly improved without parallel segments, which are often a source of crosstalk. 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. Se estas Angulo inter la drataj segmentoj, tiam kiam ĉi tiu Angulo pliiĝas, la nivelo de interkruciĝo malpliiĝos. 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. Konsideru la jenajn tri kabligajn metodojn. 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. La kablilo aŭtomate kalkulas la optimuman formon de la drato (konsiderante la necesan sekurecan rajton). Fleksebla kablo povas do tre redukti la tempon bezonatan por redakti la topologion, bele subtenante multoblajn rekabligojn por plenumi limojn. Ĉi tio montras PCB-projekton, kiu moviĝas tra truoj kaj branĉaj punktoj. Dum aŭtomata movado, drataj branĉaj punktoj kaj tra-truoj estas ĝustigitaj al la optimuma pozicio. 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. Kiam vojo troviĝas, ĝi estas fiksita kaj fariĝas parto de la labirinto. La malavantaĝo de sinsekva kabligado estas, ke la kabliga rezulto povas dependi de la kabliga ordo. Kiam topologia kvalito ankoraŭ estas malproksima de perfekta, la problemo “blokiĝi” okazas en loke malgrandaj areoj. 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. Dratfleksado rilatas al la fenomeno, ke drato en unu reto devas ĉirkaŭiri objekton sur alia reto por aliri objekton. Rewiring a wire will not correct this. Ekzemplo de fleksado estas montrita. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Aŭtomataj prilaboraj rezultoj montriĝas. 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. Ruĝaj fleksitaj dratoj estas reliefigitaj. En Steiner-arbo, ĉiuj linioj devas esti konektitaj kiel segmentoj al verticoj (finpunktoj kaj aldonoj). Ĉe la supro de ĉiu nova vertico, tri segmentoj devas konverĝi kaj ne pli ol tri segmentoj devas finiĝi. The Angle between the line segments that converge to the vertex shall not be less than 120 degrees. Ne tre malfacilas konstrui Steiner kun ĉi tiuj sufiĉaj kondiĉaj ecoj, sed ĝi ne nepre estas minimuma. Gray Steiner trees are not optimal, but black Steiner trees are. En praktika komunikada projektado, diversaj specoj de obstakloj devas esti konsiderataj. Ili limigas la kapablon konstrui minimumajn ampleksajn arbojn uzante ambaŭ algoritmojn kaj Steiner-arbojn per geometriaj metodoj. 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. La ĉefa mekanismo ĉi tie estas forto-bazita algoritmo, kiu kalkulas la fortojn agantajn sur la novaj verticoj kaj ree movas ilin al ekvilibra punkto (la grando kaj direkto de la fortoj dependas de la dratoj ĉe la apudaj branĉaj punktoj). Se la Angulo inter paro de liniaj segmentoj konektitaj al vertico (finaĵo aŭ aldono) estas malpli ol 120 gradoj, branĉpunkto povas esti aldonita, kaj tiam mekanika algoritmo povas esti uzata por optimumigi la vertican pozicion. 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. Ĝi ankaŭ permesas areojn kie finpunktaj ligoj estas malpermesitaj, kaj la nombro da finpunktaj nodoj povas esti arbitra.

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. Iuj el la tavoloj en la diagramo evitis kabligon. Figuro 16 montras kvaronon de BGA. Samtempe, kiam oni uzas la kabligan metodon “centro al periferio”, la nombro de kanaloj necesaj por eliri al la periferio ne ŝanĝiĝas de tavolo al tavolo. Ĉi tio multe reduktos la nombron de tavoloj. Por ero de 28x28mm, 7 tavoloj sufiĉas. Por pli grandaj komponantoj, ĝi estas gajno-gajno. 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. Arbitra Angla topologia aŭtomata kablilo povas fari tion. 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.