PCB Johdotusmenetelmät paranevat edelleen, ja joustavat johdotustekniikat voivat lyhentää langan pituutta ja vapauttaa enemmän piirilevytilaa. Perinteisiä piirilevyjohdotuksia rajoittavat kiinteät johdinkoordinaatit ja mielivaltaisesti kulmikkaiden johtojen puute. Näiden rajoitusten poistaminen voi parantaa johdotuksen laatua merkittävästi.

Aloitetaan terminologiasta. Määritämme mielivaltaisen kulmajohdotuksen langalliseksi johdotukseksi, jossa käytetään mielivaltaisia ​​kulmasegmenttejä ja radiaaneja. Se on eräänlainen langallinen johdotus, mutta ei rajoitu vain 90 asteen ja 45 asteen kulmaosasegmenttien käyttöön. Topologinen johdotus on langallinen johdotus, joka ei tartu verkkoihin ja koordinaatteihin eikä käytä tavallisia tai epäsäännöllisiä verkkoja, kuten muotoon perustuvia johdotuksia. Määritelkäämme termi joustava johdotus langalliseksi johdotukseksi ilman kiinteää muotoa, joka mahdollistaa reaaliaikaisen langan muodon uudelleenlaskennan seuraavien muunnosmahdollisuuksien saavuttamiseksi. Viivan muodon muodostamiseen käytetään vain esteiden kaaria ja niiden yhteisiä tangentteja. (Esteitä ovat nastat, kuparifolio, kielletyt alueet, reiät ja muut esineet) osa kahden PCB -mallin piiriä. Vihreä ja punainen johto kulkevat PCB -mallin eri kerroksissa. Siniset ympyrät ovat rei’ityksiä. Punainen elementti on korostettu. There are also some red round pins. Käytä vain viivoja ja malleja, joiden välinen kulma on 90 astetta. Kuva 1B on piirilevymalli, joka käyttää kaaria ja mielivaltaisia ​​kulmia. Johdotus missä tahansa kulmassa voi tuntua oudolta, mutta sillä on monia etuja. Johdotustapa on hyvin samanlainen kuin insinöörit johdotivat sen käsin puoli vuosisataa sitten. Näyttää aidon piirilevyn, jonka amerikkalainen Digibarn -yritys kehitti vuonna 1972 täydelliseen käsijohdotukseen. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Kuviossa 2 esitetty mielivaltainen kulmajohdotus on itse asiassa samanlainen. Miksi he käyttävät mielivaltaisia ​​kulmajohdotuksia? Koska tämän tyyppisellä johdotuksella on monia etuja. Mielivaltaisella kulmajohdotuksella on monia etuja. Ensinnäkin viivaosien välisten kulmien käyttämättä jättäminen säästää piirilevytilaa (monikulmio vie aina enemmän tilaa kuin tangentit). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Kuitenkin johdotettaessa missä tahansa kulmassa on tarpeeksi tilaa asettaa 4 johtoa samaan polkuun rikkomatta suunnittelusääntöjen tarkistusta (DRC). Oletetaan, että meillä on positiivisen tilan siru ja haluamme yhdistää sirunapit kahteen muuhun nastaan. Vain 90 asteen käyttö vie paljon tilaa. Mielivaltaisen kulmajohdotuksen käyttö voi lyhentää sirun ja muiden nastojen välistä etäisyyttä pienentäen samalla jalanjälkeä. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Sirun kääntäminen mistä tahansa kulmasta voi myös tuottaa parempia tuloksia. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Se näyttää todellisen piirilevyn. Mielivaltainen kulmajohdotus, jossa on pyörivä sirutoiminto, on ainoa piirilevyn johdotustapa. Tämä ei ole vain teoria, vaan myös käytännön ratkaisu (joskus ainoa mahdollinen ratkaisu). Näyttää esimerkin yksinkertaisesta piirilevystä. Topologiset kaapelitulokset, kun taas optimaaliseen muotoon perustuvat automaattiset kaapelitulokset ovat valokuvia todellisesta piirilevystä. Optimaaliseen muotoon perustuva automaattinen kaapeli ei voi tehdä tätä, koska komponentteja pyöritetään mielivaltaisissa kulmissa. Tarvitset enemmän aluetta, ja jos et kierrä komponentteja, laite on tehtävä isommaksi. Asettelun suorituskyky paranisi huomattavasti ilman rinnakkaisia ​​segmenttejä, jotka ovat usein ylikuulumisen lähde. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. Kun rinnakkaisten johtimien välinen etäisyys kasvaa, ylikuuluminen pienenee neliöllisesti. Asetetaan ylikuulumisen taso, jonka tuottavat kaksi rinnakkaista 1 mm: n johtoa, joiden etäisyys on d – e. Jos lankaosien välillä on kulma, niin kun kulma kasvaa, ylikuulumisen taso laskee. Ylikuuluminen ei ole riippuvainen langan pituudesta, vaan vain kulma -arvosta: missä α edustaa langan segmenttien välistä kulmaa. Harkitse seuraavia kolmea johdotustapaa. Kuvan 8 vasemmalla puolella (90 asteen asettelu) on suurin langan pituus ja suurin emi -arvo rinnakkaisten viivasegmenttien vuoksi. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. Oikealla puolella (missä tahansa kulmassa) langan pituus on lyhyin eikä siinä ole yhdensuuntaisia ​​langan segmenttejä, joten häiriöarvo on vähäinen. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Muistat myös vaikutuksen signaalin viiveeseen (johtimet eivät saa olla yhdensuuntaisia ​​eivätkä kohtisuorassa piirilevylasikuituun nähden). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Kaapeli laskee automaattisesti langan optimaalisen muodon (ottaen huomioon tarvittava turvaetäisyys). Joustava kaapelointi voi siis vähentää huomattavasti topologian muokkaamiseen tarvittavaa aikaa ja tukee hienosti useita uudelleenkäsittelyjä rajoitteiden täyttämiseksi. Tämä osoittaa piirilevyrakenteen, joka liikkuu reikien ja haarautumiskohtien läpi. Automaattisen liikkeen aikana langan haarakohdat ja läpireiät säädetään optimaaliseen asentoon. 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. Kun polku löytyy, se on kiinteä ja siitä tulee osa sokkeloa. Peräkkäisten johdotusten haittana on, että johdotustulos voi riippua johdotusjärjestyksestä. Kun topologinen laatu on vielä kaukana täydellisestä, “juuttuminen” esiintyy paikallisesti pienillä alueilla. Mutta riippumatta siitä, minkä johdon johdotat uudelleen, se ei paranna johdotuksen laatua. Tämä on vakava ongelma kaikissa peräkkäistä optimointia käyttävissä CAD -järjestelmissä. Tässä taivutuksen poistoprosessi on hyödyllinen. Langan taivutus viittaa ilmiöön, että yhden verkon langan täytyy kävellä toisen verkon objektin ympäri päästäkseen kohteeseen. Rewiring a wire will not correct this. Esimerkki taivutuksesta on esitetty. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Automaattisen käsittelyn tulokset näytetään. Toisessa tapauksessa (toisella kerroksella) sytytetty vihreä lanka johdotetaan automaattisesti uudelleen vaihtamalla johdotuskerros (vihreästä punaiseksi). Poista langan taivutus optimoimalla langan muoto automaattisesti (likimääräiset kaaret viivaosuuksilla vain näyttääksesi kaikki kulmaesimerkit ilman kaaria). (ylhäältä) alkuperäinen malli, (alhaalta) taivutuksen poistamisen jälkeen. Punaiset taipuneet johdot on korostettu. Steiner -puussa kaikki viivat on yhdistettävä segmentteinä pisteisiin (päätepisteet ja lisäykset). Jokaisen uuden kärjen yläosassa kolmen segmentin täytyy lähentyä ja enintään kolmen segmentin täytyy päättyä. Pisteeseen lähentyvien viivaosien välisen kulman on oltava vähintään 120 astetta. Ei ole kovin vaikeaa rakentaa Steineria, jolla on riittävät ehdolliset ominaisuudet, mutta se ei välttämättä ole vähäinen. Harmaat Steiner -puut eivät ole optimaalisia, mutta mustat Steiner -puut ovat. Käytännön viestintäsuunnittelussa on otettava huomioon erilaisia ​​esteitä. Ne rajoittavat mahdollisuutta rakentaa vähimmäispituuspuita sekä algoritmeilla että Steiner -puilla geometrisilla menetelmillä. Esteet näkyvät harmaina ja suosittelemme aloittamista mistä tahansa pisteestä. Jos vierekkäisiä päätepisteitä on useita, sinun tulee valita sellainen, jonka avulla voit jatkaa toisen kärjen käyttöä. Se riippuu kulmasta. Päämekanismi tässä on voimapohjainen algoritmi, joka laskee uusiin pisteisiin vaikuttavat voimat ja siirtää ne toistuvasti tasapainopisteeseen (voimien suuruus ja suunta riippuvat vierekkäisten haarapisteiden johtimista). Jos kärkipisteeseen (pääte tai lisäys) yhdistettyjen linjasegmenttiparien välinen kulma on alle 120 astetta, voidaan lisätä haarapiste ja käyttää sitten mekaanista algoritmia kärkipisteen optimoimiseksi. 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. Kun olet lisännyt uuden solmun, tarkista vähintään neljä nastaista koostuva aliverkko:

1. Jos piste lisätään toisen äskettäin lisätyn kärjen läheisyyteen, tarkista pienin nelinapainen verkko.

2. Jos nelinapainen verkko ei ole vähäinen, valitse pari ”lävistäjää” (joka kuuluu nelikulmaiseen diagonaaliin) päätepisteitä tai virtuaalisia päätesolmuja (virtuaaliset päätesolmut-langan mutkat).

3. Viivaosa, joka yhdistää päätepisteen (virtuaalisen päätepisteen) lähimpään uuteen pisteeseen, korvataan viivasegmentillä, joka yhdistää päätepisteen (virtuaalisen päätepisteen) etäiseen uuteen pisteeseen.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Tämä menetelmä ei takaa pienimmän verkon rakentamista, mutta muihin menetelmiin verrattuna se voi saavuttaa pienimmän verkon pituuden ilman laiduntamista. Se mahdollistaa myös alueet, joilla päätepisteyhteydet ovat kiellettyjä, ja päätepisteiden määrä voi olla mielivaltainen.

Joustavalla johdotuksella missä tahansa kulmassa on joitain muita mielenkiintoisia etuja. Jos esimerkiksi voit siirtää useita kohteita automaattisesti automaattisen reaaliaikaisen langan muodon uudelleenlaskennan avulla, voit luoda rinnakkaisia ​​käärmeviivoja. Tämä kaapelointimenetelmä hyödyntää paremmin tilaa, minimoi iterointien määrän ja mahdollistaa toleranssien joustavan käytön. Jos kaksi serpentiinilinjaa on lomitettu keskenään, automaattinen kaapeli lyhentää yhden tai molempien pituutta säännön prioriteetista riippuen.

Harkitse BGA -komponenttien johdotusta. Perinteisessä reuna-keskusta-lähestymistavassa perifeeristen kanavien lukumäärä pienenee kahdeksalla jokaisella peräkkäisellä kerroksella (kehän pienenemisen vuoksi). Esimerkiksi 28 x 28 mm: n komponentti, jossa on 784 nastaa, vaatii 10 kerrosta. Jotkut kaavion kerrokset ovat päässyt johdotukseen. Kuva 16 esittää neljänneksen BGA: sta. Samaan aikaan, kun käytetään “keskeltä reunaan” -johdotusmenetelmää, kehälle poistumiseen tarvittava kanavien määrä ei muutu kerroksesta toiseen. Tämä vähentää huomattavasti kerrosten määrää. Komponentin koolle 28x28mm riittää 7 kerrosta. Suuremmille komponenteille se on win-win. Kuva 17 esittää neljänneksen BGA: sta. Kuvassa on esimerkki BGA -johdotuksesta. Kun käytämme “keskustasta reunaan” -kaapelointimenetelmää, voimme suorittaa kaikkien verkkojen kaapeloinnin loppuun. Mielivaltainen kulma topologinen automaattinen kaapeli voi tehdä tämän. Perinteiset automaattiset kaapelit eivät voi reitittää tätä esimerkkiä. Näyttää esimerkin todellisesta piirilevystä, jossa insinööri vähensi signaalikerrosten määrää 6: sta 4: een (verrattuna määritykseen). Lisäksi insinööreillä kesti vain puoli päivää piirilevyn johdotuksen loppuunsaattamiseen.