PCB metode ožičenja nastavljaju se poboljšavati, a fleksibilne tehnike ožičenja mogu smanjiti duljinu žice i osloboditi više prostora na PCB -u. Uobičajeno ožičenje PCB -a ograničeno je fiksnim koordinatama žice i nedostatkom žica proizvoljnog kuta. Uklanjanje ovih ograničenja može značajno poboljšati kvalitetu ožičenja.

Počnimo s nekom terminologijom. Mi definiramo proizvoljno kutno ožičenje kao ožičenje pomoću proizvoljnih kutnih segmenata i radijana. To je vrsta žičanog ožičenja, ali nije ograničeno na korištenje samo segmenata linije od 90 stupnjeva i 45 stupnjeva. Topološko ožičenje je ožičenje koje se ne pridržava rešetki i koordinata i ne koristi redovne ili nepravilne mreže poput ožičenja zasnovanog na obliku. Definirajmo pojam fleksibilno ožičenje kao ožičenje bez fiksnog oblika koje omogućuje ponovno izračunavanje oblika žice u stvarnom vremenu kako bi se postigle sljedeće mogućnosti transformacije. Za oblikovanje oblika linije koriste se samo lukovi od prepreka i njihove zajedničke tangente. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. Zelena i crvena žica prolaze na različitim slojevima PCB modela. Plavi krugovi su perforacije. Crveni element je istaknut. There are also some red round pins. Koristite samo segmente linija i modele s kutom od 90 stupnjeva između njih. Slika 1B je model PCB -a koji koristi lukove i proizvoljne kutove. Ožičenje pod bilo kojim kutom može se činiti čudnim, ali ima mnoge prednosti. Način ožičenja vrlo je sličan onom kako su ga inženjeri ožičili ručno prije pola stoljeća. Prikazuje pravi PCB koji je 1972. razvila američka tvrtka Digibarn za kompletno ožičenje ruku. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Proizvoljno kutno ožičenje prikazano na slici 2 zapravo je slično. Zašto bi koristili proizvoljno kutno ožičenje? Budući da ova vrsta ožičenja ima mnoge prednosti. Ožičenje proizvoljnog kuta ima mnoge prednosti. Prvo, neiskorištavanje kutova između segmenata linija štedi prostor na PCB -u (poligoni uvijek zauzimaju više prostora od tangenti). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Međutim, pri ožičenju pod bilo kojim kutom ima dovoljno prostora za polaganje 4 žice na isti put bez kršenja provjere pravila dizajna (DRC). Pretpostavimo da imamo čip pozitivnog načina rada i želimo spojiti pinove čipa na dva druga pina. Using only 90 degrees takes up a lot of space. Korištenje proizvoljnog kutnog ožičenja može skratiti udaljenost između čipa i drugih pinova, dok se smanjuje otisak. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotiranje čipa pod bilo kojim kutom također može dati bolje rezultate. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Prikazuje pravi PCB. Ožičenje proizvoljnog kuta s funkcijom rotirajućeg čipa jedina je metoda ožičenja za ovu ploču. Ovo nije samo teorija, već i praktično rješenje (ponekad jedino moguće rješenje). Prikazuje primjer jednostavnog PCB -a. Rezultati topologije kabela, dok su rezultati automatskog povezivanja kablova na temelju optimalnog oblika fotografije stvarne PCB -a. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Potrebno vam je više prostora, a ako ne rotirate komponente, uređaj se mora povećati. Izvedba izgleda bila bi znatno poboljšana bez paralelnih segmenata, koji su često izvor preslušavanja. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Postavimo razinu preslušavanja koju proizvode dvije paralelne žice od 1 mm razmaknute od d do e. Ako postoji kut između segmenata žice, kako se taj kut povećava, razina preslušavanja će se smanjivati. Preslušavanje ne ovisi o duljini žice, već samo o vrijednosti kuta: gdje α predstavlja kut između segmenata žice. Razmotrite sljedeće tri metode ožičenja. Na lijevoj strani slike 8 (izgled od 90 stupnjeva) nalazi se najveća duljina žice i najveća emi vrijednost zbog paralelnih segmenata linije. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. S desne strane (pod bilo kojim kutom) duljina žice je najkraća i nema paralelnih segmenata žice, pa je vrijednost smetnji zanemariva. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Također se sjećate učinka na kašnjenje signala (vodiči ne smiju biti paralelni i ne smiju biti okomiti na stakloplastiku PCB -a). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Kabelska spojnica automatski izračunava optimalni oblik žice (uzimajući u obzir potreban sigurnosni razmak). Fleksibilno kabliranje stoga može uvelike skratiti vrijeme potrebno za uređivanje topologije, lijepo podržavajući višestruko ponovno spajanje radi zadovoljavanja ograničenja. Ovo prikazuje dizajn PCB -a koji se kreće kroz rupe i točke grananja. Tijekom automatskog kretanja, točke grananja žice i prolazne rupe podešavaju se u optimalni položaj. 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. Kad se put pronađe, on je fiksiran i postaje dio labirinta. Nedostatak uzastopnog ožičenja je u tome što rezultat ožičenja može ovisiti o redoslijedu ožičenja. Kad je topološka kvaliteta još uvijek daleko od savršene, problem “zaglavljivanja” javlja se na lokalno malim područjima. No, bez obzira koju žicu ponovno ožičili, to neće poboljšati kvalitetu ožičenja. Ovo je ozbiljan problem u svim CAD sustavima koji koriste sekvencijalnu optimizaciju. Ovdje je postupak uklanjanja savijanja koristan. Savijanje žice odnosi se na pojavu da žica u jednoj mreži mora obići objekt na drugoj mreži kako bi pristupila objektu. Rewiring a wire will not correct this. Prikazan je primjer savijanja. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Prikazuju se rezultati automatske obrade. U drugom slučaju (na drugom sloju), osvijetljena zelena žica automatski se oživljava promjenom sloja ožičenja (iz zelene u crvenu). Uklonite savijanje žice automatskim optimiziranjem oblika žice (približni lukovi s segmentima linija samo za prikaz svih primjera kutova bez lukova). (gore) izvorni dizajn, (dolje) nakon uklanjanja dizajna savijanja. Crvene savijene žice su istaknute. U Steinerovom stablu sve linije moraju biti povezane kao segmenti s vrhovima (krajnje točke i dodaci). Na vrhu svakog novog vrha moraju se spojiti tri segmenta i ne smije završiti više od tri segmenta. Kut između odsječaka linije koji konvergiraju prema vrhu ne smije biti manji od 120 stupnjeva. Nije teško izgraditi Steinera s tim dovoljnim uvjetnim svojstvima, ali nije nužno ni minimalan. Siva Steinerova stabla nisu optimalna, ali crna Steinerova stabla jesu. U praktičnom komunikacijskom dizajnu moraju se uzeti u obzir različite vrste prepreka. Ograničavaju mogućnost konstruiranja minimalnog raspona stabala koristeći algoritme i Steinerova stabla geometrijskim metodama. Prepreke su prikazane sivom bojom i preporučujemo da započnete s bilo kojeg kraja vrha. Ako postoji više susjednih završnih vrhova, trebali biste odabrati onaj koji vam omogućuje da nastavite koristiti drugi vrh. Ovisi o kutu. Glavni mehanizam ovdje je algoritam zasnovan na sili koji izračunava sile koje djeluju na nove vrhove i opetovano ih pomiče do točke ravnoteže (veličina i smjer sila ovise o žicama u susjednim točkama grananja). Ako je kut između para linijskih segmenata povezanih s vrhom (terminus ili dodatak) manji od 120 stupnjeva, može se dodati točka grananja, a zatim se može koristiti mehanički algoritam za optimizaciju položaja vrha. 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. Nakon dodavanja novog čvora, trebali biste provjeriti minimum podmreže koja se sastoji od četiri pina:

1. Ako se vrh doda u blizinu drugog nedavno dodanog vrha, provjerite ima li najmanje četveropolne mreže.

2. Ako četveropolna mreža nije minimalna, odaberite par “dijagonalnih” (koji pripadaju četverokutnoj dijagonali) krajnjih točaka ili virtualnih terminalnih čvorova (virtualni terminalni čvorovi-žice).

3. Linijski segment koji povezuje krajnju točku (virtualnu krajnju točku) s najbližim novim vrhom zamjenjuje se segmentom linije koji povezuje krajnju točku (virtualnu krajnju točku) s udaljenim novim vrhom.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Ova metoda ne jamči izgradnju najmanje mreže, ali u usporedbi s drugim metodama može postići najmanju duljinu mreže bez ispaše. Također dopušta područja u kojima su veze s krajnjim točkama zabranjene, a broj čvorova krajnjih točaka može biti proizvoljan.

Flexible wiring at any Angle has some other interesting advantages. Na primjer, ako možete automatski pomicati mnoge objekte uz pomoć automatskog preračunavanja oblika žice u stvarnom vremenu, možete stvoriti paralelne zmijolike linije. Ova metoda kabliranja bolje koristi prostor, smanjuje broj ponavljanja i omogućuje fleksibilnu uporabu tolerancija. Ako postoje dvije međusobno isprepletene zmijolike linije, automatski kabel će smanjiti duljinu jedne ili obje, ovisno o prioritetu pravila.

Razmotrite ožičenje BGA komponenti. U tradicionalnom pristupu od periferije do središta, broj kanala prema periferiji se smanjuje za 8 sa svakim uzastopnim slojem (zbog smanjenja oboda). Na primjer, komponenta 28×28 mm sa 784 igle zahtijeva 10 slojeva. Neki slojevi na dijagramu su izbjegli ožičenje. Slika 16 prikazuje četvrtinu BGA -e. Istodobno, kada se koristi metoda ožičenja “od središta do periferije”, broj kanala potrebnih za izlazak na periferiju ne mijenja se od sloja do sloja. To će uvelike smanjiti broj slojeva. Za veličinu komponente 28×28 mm, dovoljno je 7 slojeva. Za veće komponente, to je win-win. Slika 17 prikazuje četvrtinu BGA -e. Prikazan je primjer BGA ožičenja. Kada koristimo pristup kabliranja “od centra do periferije”, možemo dovršiti kabliranje svih mreža. Topološki automatski kabel sa proizvoljnim kutom može to učiniti. Traditional automatic cablers cannot route this example. Prikazuje primjer pravog PCB -a gdje je inženjer smanjio broj slojeva signala sa 6 na 4 (u usporedbi sa specifikacijom). Osim toga, inženjerima je trebalo samo pola dana da dovrše ožičenje PCB -a.