PCB روشهای سیم کشی همچنان بهبود می یابد و تکنیکهای سیم کشی انعطاف پذیر می تواند طول سیم را کاهش داده و فضای بیشتری را برای PCB آزاد کند. سیم کشی PCB معمولی با مختصات سیم ثابت و عدم وجود سیم های زاویه دار دلخواه محدود شده است. حذف این محدودیت ها می تواند کیفیت سیم کشی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

بیایید با برخی اصطلاحات شروع کنیم. ما سیم کشی زاویه ای دلخواه را سیم کشی با استفاده از قطعات و شعاع های زاویه دلخواه تعریف می کنیم. این یک نوع سیم کشی سیم است ، اما محدود به استفاده از قطعات خط زاویه 90 درجه و 45 درجه نیست. سیم کشی توپولوژیکی سیم کشی است که به شبکه ها و مختصات نمی چسبد و از شبکه های معمولی یا نامنظم مانند سیم کشی بر اساس شکل استفاده نمی کند. اجازه دهید اصطلاح سیم کشی انعطاف پذیر را به عنوان سیم کشی سیم بدون شکل ثابت تعریف کنیم که امکان محاسبه مجدد زمان واقعی سیم را برای دستیابی به امکانات تبدیل زیر فراهم می کند. فقط قوس های موانع و مماس های معمولی آنها برای تشکیل شکل خط استفاده می شود. (موانع شامل پین ، فویل مسی ، مناطق ممنوعه ، سوراخ ها و سایر اشیاء) بخشی از مدار دو مدل PCB است. سیم های سبز و قرمز روی لایه های مختلف مدل PCB کار می کنند. دایره های آبی سوراخ ها هستند. عنصر قرمز برجسته شده است. There are also some red round pins. فقط از قطعات خطی و مدلهایی استفاده کنید که زاویه آنها 90 درجه باشد. شکل 1B یک مدل PCB است که از قوس و زوایای دلخواه استفاده می کند. سیم کشی در هر زاویه ای ممکن است عجیب به نظر برسد ، اما مزایای زیادی دارد. نحوه سیم کشی آن بسیار شبیه به نحوه سیم کشی مهندسان نیم قرن پیش است. PCB واقعی را نشان می دهد که در سال 1972 توسط یک شرکت آمریکایی به نام Digibarn برای سیم کشی کامل دست توسعه داده شد. This is a PCB board based on Intel8008 computer. سیم کشی زاویه ای دلخواه نشان داده شده در شکل 2 در واقع مشابه است. چرا آنها از سیم کشی Angle دلخواه استفاده می کنند؟ زیرا این نوع سیم کشی مزایای زیادی دارد. سیم کشی زاویه ای دلخواه مزایای زیادی دارد. اول ، عدم استفاده از زوایای بین قطعات خط باعث صرفه جویی در فضای PCB می شود (چند ضلعی ها همیشه فضای بیشتری را نسبت به مماس ها اشغال می کنند). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). با این حال ، هنگام سیم کشی در هر زاویه ، فضای کافی برای قرار دادن 4 سیم در یک مسیر بدون نقض بررسی قوانین طراحی (DRC) وجود دارد. فرض کنید ما یک تراشه حالت مثبت داریم و می خواهیم پایه های تراشه را به دو پایه دیگر متصل کنیم. استفاده از تنها 90 درجه فضای زیادی را اشغال می کند. استفاده از سیم کشی زاویه ای دلخواه می تواند فاصله تراشه و سایر پین ها را کوتاه کرده ، در حالی که رد پا را کاهش می دهد. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. چرخاندن تراشه در هر زاویه ای نیز می تواند نتایج بهتری را ارائه دهد. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. این یک PCB واقعی را نشان می دهد. سیم کشی زاویه ای دلخواه با عملکرد تراشه دوار تنها روش سیم کشی این برد مدار است. این نه تنها یک نظریه ، بلکه یک راه حل عملی (گاهی تنها راه حل ممکن) است. نمونه ای از PCB ساده را نشان می دهد. نتایج توپولوژی cabler ، در حالی که نتایج cabler خودکار بر اساس شکل مطلوب ، عکس های PCB واقعی است. کابلر اتوماتیک بر اساس شکل مطلوب نمی تواند این کار را انجام دهد زیرا اجزاء در زوایای دلخواه می چرخند. شما به مساحت بیشتری احتیاج دارید و اگر اجزا را نمی چرخانید ، دستگاه باید بزرگتر شود. عملکرد طرح بدون بخشهای موازی ، که اغلب منبعی برای تداخل هستند ، بسیار بهبود می یابد. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. بیایید سطح تلاقی متقابل تولید شده توسط دو سیم موازی 1 میلی متری با فاصله d تا e را تعیین کنیم. اگر بین بخشهای سیم زاویه ای وجود داشته باشد ، با افزایش این زاویه ، سطح تقابل متقابل کاهش می یابد. متقابل به طول سیم بستگی ندارد ، بلکه فقط به مقدار زاویه بستگی دارد: جایی که α زاویه بین بخشهای سیم را نشان می دهد. سه روش سیم کشی زیر را در نظر بگیرید. در سمت چپ شکل 8 (طرح 90 درجه) ، حداکثر طول سیم و حداکثر مقدار emi به دلیل قطعات خط موازی وجود دارد. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. در سمت راست (در هر زاویه) ، طول سیم کوتاهترین است و هیچ قطعه سیم موازی وجود ندارد ، بنابراین مقدار تداخل ناچیز است. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. شما همچنین تأثیر بر تأخیر سیگنال را به خاطر می آورید (رساناها نباید موازی و عمود بر فایبرگلاس PCB نباشند). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. کابلر به طور خودکار شکل مطلوب سیم را (با در نظر گرفتن فاصله ایمنی لازم) محاسبه می کند. بنابراین کابل کشی انعطاف پذیر می تواند زمان مورد نیاز برای ویرایش توپولوژی را تا حد زیادی کاهش دهد و به خوبی از قابلیت های متعدد برای برآوردن محدودیت ها پشتیبانی می کند. این یک طرح PCB را نشان می دهد که از طریق سوراخ ها و نقاط شاخه حرکت می کند. در حین حرکت خودکار ، نقاط انشعاب سیم و سوراخ ها در موقعیت مطلوب تنظیم می شوند. 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. وقتی مسیری پیدا می شود ، ثابت می شود و بخشی از پیچ و خم می شود. عیب سیم کشی پی در پی این است که نتیجه سیم کشی ممکن است به ترتیب سیم کشی بستگی داشته باشد. هنگامی که کیفیت توپولوژیکی هنوز بسیار عالی است ، مشکل “گیر افتادن” در مناطق کوچک محلی رخ می دهد. اما مهم نیست کدام سیم را دوباره سیم کشی کنید ، کیفیت سیم کشی را بهبود نمی بخشد. این یک مشکل جدی در همه سیستم های CAD با استفاده از بهینه سازی متوالی است. اینجاست که فرآیند حذف خم شدن مفید است. خم شدن سیم به پدیده ای اشاره دارد که یک سیم در یک شبکه باید در اطراف یک شیء در شبکه دیگر حرکت کند تا به یک شی دسترسی داشته باشد. Rewiring a wire will not correct this. نمونه ای از خم شدن نشان داده شده است. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. نتایج پردازش خودکار نمایش داده می شود. در حالت دوم (روی لایه دیگر) ، سیم سبز روشن با تغییر لایه سیم کشی (از سبز به قرمز) به طور خودکار دوباره سیم کشی می شود. با بهینه سازی خودکار شکل سیم ، خم شدن سیم را حذف کنید (قوس تقریبی با قطعات خط فقط برای نشان دادن نمونه های زاویه بدون کمان). (بالا) طرح اصلی ، (پایین) پس از حذف طراحی خم شدن. سیم های قرمز خم برجسته شده اند. در درخت اشتاینر ، همه خطوط باید به عنوان قطعات به رأس (نقاط انتهایی و اضافات) متصل شوند. در بالای هر راس جدید ، سه بخش باید به هم نزدیک شوند و بیش از سه بخش نباید به پایان برسد. زاویه بین بخشهای خطی که به راس همگرا می شوند نباید کمتر از 120 درجه باشد. ساخت استاینر با این ویژگیهای شرطی بسیار دشوار نیست ، اما لزوماً حداقل نیست. درختان خاکستری اشتاینر مطلوب نیستند ، اما درختان سیاه اشتاینر مناسب هستند. در طراحی ارتباطات عملی ، موانع مختلف باید در نظر گرفته شود. آنها توانایی ساخت حداقل درختان پوشاننده را با استفاده از هر دو الگوریتم و درختان اشتاینر با استفاده از روشهای هندسی محدود می کنند. موانع به رنگ خاکستری نشان داده شده است و توصیه می کنیم از هر راس انتهایی شروع کنید. اگر بیش از یک راس پایانی مجاور وجود دارد ، باید یکی را انتخاب کنید که به شما امکان می دهد از راس دوم استفاده کنید. بستگی به زاویه دارد. مکانیزم اصلی در اینجا یک الگوریتم مبتنی بر نیرو است که نیروهای وارد بر رأس جدید را محاسبه کرده و آنها را مکرراً به نقطه تعادل منتقل می کند (اندازه و جهت نیروها به سیمهای نقاط شاخه مجاور بستگی دارد). اگر زاویه بین یک جفت بخش خطی متصل به یک راس (انتها یا جمع) کمتر از 120 درجه باشد ، می توان یک نقطه شاخه اضافه کرد و سپس می توان از یک الگوریتم مکانیکی برای بهینه سازی موقعیت راس استفاده کرد. 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. پس از افزودن یک گره جدید ، باید حداقل یک زیر شبکه شامل چهار پین را بررسی کنید:

1. اگر یک راس به مجاورت یک راس تازه اضافه شده اضافه شد ، کوچکترین شبکه چهار پین را بررسی کنید.

2. اگر شبکه چهار پین حداقل نیست ، یک جفت نقطه پایانی “مورب” (متعلق به مورب چهار ضلعی) یا گره های پایانه مجازی (گره های پایانه مجازی-خم شدن سیم) را انتخاب کنید.

3. بخش خطی که نقطه پایانی (نقطه پایانی مجازی) را به نزدیکترین راس جدید متصل می کند ، با بخش خطی که نقطه انتهایی (نقطه انتهایی مجازی) را به راس جدید دور متصل می کند جایگزین می شود.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

این روش ایجاد کوچکترین شبکه را تضمین نمی کند ، اما در مقایسه با روشهای دیگر ، می تواند بدون چرای کوچکترین طول شبکه را بدست آورد. همچنین اجازه می دهد تا مناطقی که اتصالات نقطه پایانی ممنوع است و تعداد گره های نقطه پایانی می تواند دلخواه باشد.

سیم کشی انعطاف پذیر در هر زاویه دارای مزایای جالب دیگری است. برای مثال ، اگر بتوانید بسیاری از اشیاء را با کمک محاسبه مجدد خودکار شکل سیم به صورت خودکار جابجا کنید ، می توانید خطوط موازی مارپیچ ایجاد کنید. این روش کابل کشی از فضا استفاده بهتری می کند ، تعداد تکرارها را به حداقل می رساند و امکان استفاده انعطاف پذیر از تحمل ها را فراهم می آورد. در صورت وجود دو خط مارپیچ با یکدیگر ، کابلر اتوماتیک بسته به اولویت قانون طول یک یا هر دو را کاهش می دهد.

سیم کشی قطعات BGA را در نظر بگیرید. در رویکرد سنتی محیطی به مرکز ، تعداد کانالهای حاشیه ای با هر لایه پی در پی (به دلیل کاهش محیط) 8 کانال کاهش می یابد. به عنوان مثال ، یک جزء 28×28 میلی متر با 784 پین به 10 لایه نیاز دارد. برخی از لایه های نمودار از سیم کشی فرار کرده اند. شکل 16 یک چهارم BGA را نشان می دهد. در عین حال ، هنگام استفاده از روش سیم کشی “مرکز به پیرامون” ، تعداد کانالهای مورد نیاز برای خروج به حاشیه از لایه ای به لایه دیگر تغییر نمی کند. با این کار تعداد لایه ها بسیار کاهش می یابد. برای اندازه اجزای 28×28 میلی متر ، 7 لایه کافی است. برای اجزای بزرگتر ، برد-برد است. شکل 17 یک چهارم BGA را نشان می دهد. نمونه ای از سیم کشی BGA نشان داده شده است. هنگام استفاده از روش کابل کشی “مرکز به پیرامون” ، می توانیم کابل کشی تمام شبکه ها را تکمیل کنیم. کابلر اتوماتیک توپولوژیکی زاویه دلخواه می تواند این کار را انجام دهد. کابل های اتوماتیک سنتی نمی توانند این مثال را مسیریابی کنند. نمونه ای از PCB واقعی را نشان می دهد که در آن مهندس تعداد لایه های سیگنال را از 6 به 4 (در مقایسه با مشخصات) کاهش می دهد. علاوه بر این ، مهندسان فقط نیم روز طول کشید تا سیم کشی مدار چاپی را تکمیل کنند.