ПХБ-ийн Цахилгааны утаснуудын аргууд улам бүр сайжирч байгаа бөгөөд уян хатан утастай техник нь утасны уртыг багасгаж, ПХБ -ийн орон зайг чөлөөлөх болно. Уламжлалт ПХБ -ийн утас нь тогтмол утасны координатаар хязгаарлагддаг бөгөөд дур зоргоороо өнцөгт утас байхгүй байдаг. Эдгээр хязгаарлалтыг арилгаснаар утсан холболтын чанар эрс сайжирна.

Зарим нэр томъёогоор эхэлье. Бид дурын өнцгийн утсыг дурын өнцгийн сегмент ба радианыг ашиглан утсан утас гэж тодорхойлдог. Энэ бол нэг төрлийн утсан утас боловч зөвхөн 90 градус, 45 градусын өнцгийн шугамын сегментийг ашиглахад хязгаарлагдахгүй. Топологийн утас гэдэг нь сүлжээ, координатыг дагаж мөрддөггүй, хэлбэрт суурилсан утас гэх мэт тогтмол эсвэл тогтмол бус сүлжээ ашигладаггүй утас юм. Уян хатан утас гэсэн нэр томъёог утсыг хэлбэр дүрсээ дахин тооцоолох замаар дараах хэлбэрийг өөрчлөх боломжийг олгодог тогтмол хэлбэргүй утас гэж тодорхойлъё. Шугамын хэлбэрийг бий болгохын тулд зөвхөн саад тотгороос үүссэн нумууд ба тэдгээрийн нийтлэг шүргэгчийг ашигладаг. (Саад тээглүүр нь тээглүүр, зэс тугалган цаас, хориотой хэсэг, нүх болон бусад зүйл орно) ПХБ -ийн хоёр загварын хэлхээний хэсэг. Ногоон, улаан утас нь ПХБ загварын өөр өөр давхарга дээр ажилладаг. Цэнхэр тойрог нь цооролт юм. Улаан элементийг тодруулсан болно. There are also some red round pins. Зөвхөн шугамын сегмент ба тэдгээрийн хооронд 90 градусын өнцөг бүхий загварыг ашигла. Зураг 1В нь нуман ба дурын өнцөг ашиглан ПХБ -ийн загвар юм. Аливаа өнцгөөр утас тавих нь хачирхалтай санагдаж болох ч олон давуу талтай. Утас холбох арга нь хагас зуун жилийн өмнө инженерүүд гар аргаар утсаар холбосонтой маш төстэй юм. 1972 онд Америкийн Digibarn хэмээх гар утасны иж бүрэн утсыг бүтээсэн жинхэнэ ПХБ -ийг харуулав. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Зураг 2 -т үзүүлсэн дурын өнцгийн утас нь яг ижил төстэй байна. Тэд яагаад дурын өнцгийн утас ашигладаг байсан юм бэ? Учир нь энэ төрлийн утас нь олон давуу талтай байдаг. Дурын өнцгийн утас нь олон давуу талтай. Нэгдүгээрт, шугамын сегментүүдийн хоорондох өнцгийг ашиглахгүй байх нь ПХБ -ийн зайг хэмнэдэг (полигонууд нь шүргэгчээс илүү их зай эзэлдэг). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Гэсэн хэдий ч ямар ч өнцгөөр утас холбохдоо дизайны дүрмийн шалгалтыг (DRC) зөрчихгүйгээр нэг зам дээр 4 утас тавих хангалттай зай байна. Бид эерэг горимын чиптэй бөгөөд чипийн тээглүүрийг өөр хоёр тээглүүртэй холбохыг хүсч байна гэж бодъё. Зөвхөн 90 градусыг ашиглах нь маш их зай эзэлдэг. Дурын өнцгийн утас ашиглах нь чип болон бусад зүү хоорондын зайг богиносгож, улмаар ул мөрийг багасгадаг. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Чипийг ямар ч өнцгөөр эргүүлэх нь илүү сайн үр дүнг өгч чадна. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Энэ нь жинхэнэ ПХБ -ийг харуулж байна. Эргэдэг чип функцтэй дурын өнцгийн утас нь энэ хэлхээний самбарыг холбох цорын ганц арга юм. Энэ бол зөвхөн онол төдийгүй практик шийдэл (заримдаа цорын ганц боломжтой шийдэл) юм. Энгийн ПХБ -ийн жишээг харуулав. Топологи кабелийн үр дүн, оновчтой хэлбэрт суурилсан кабелийн автомат үр дүн нь бодит ПХБ -ийн зураг юм. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дурын өнцгөөр эргүүлдэг тул оновчтой хэлбэр дээр суурилсан автомат кабель нь үүнийг хийж чадахгүй. Танд илүү их талбай хэрэгтэй бөгөөд хэрэв та бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг эргүүлэхгүй бол төхөөрөмжийг илүү том болгох хэрэгтэй. Загварын гүйцэтгэл нь ихэвчлэн хөндлөн огтлолын эх үүсвэр болдог зэрэгцээ сегментүүдгүйгээр ихээхэн сайжирна. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. D -ээс e хүртэлх зайтай 1мм -ийн зэрэгцээ хоёр утаснаас үүссэн хөндлөн дамжуулалтын түвшинг тохируулцгаая. Хэрэв утасны сегментүүдийн хооронд өнцөг байгаа бол энэ өнцөг нэмэгдэх тусам хөндлөн огтлолын түвшин буурах болно. Загалмай нь утасны уртаас хамаардаггүй, гэхдээ зөвхөн өнцгийн утгаас хамаарна: энд α нь утасны сегмент хоорондын өнцгийг илэрхийлнэ. Дараах гурван холболтын аргыг авч үзье. Зураг 8 -ийн зүүн талд (90 градусын байршил) зэрэгцээ шугамын сегментүүдийн улмаас хамгийн их утасны урт ба хамгийн их emi утга байна. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. Баруун талд (аль ч өнцөгт) утасны урт нь хамгийн богино бөгөөд параллель утас огтлол байхгүй тул хөндлөнгийн утга нь ач холбогдолгүй юм. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Та дохионы саатал хэрхэн нөлөөлж байгааг санаж байна (дамжуулагч нь зэрэгцээ байж болохгүй, ПХБ -ийн шилэн шилтэй перпендикуляр байх ёсгүй). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Кабель нь утасны хамгийн оновчтой хэлбэрийг автоматаар тооцдог (шаардлагатай аюулгүй байдлын зөвшөөрлийг харгалзан). Уян хатан кабель нь топологийг засварлахад шаардагдах хугацааг эрс багасгаж, хязгаарлалтыг даван туулахын тулд олон дахин боловсруулалтыг дэмжиж өгдөг. Энэ нь ПХБ -ийн загварыг нүх, салбар цэгүүдээр дамжуулж харуулдаг. Автомат хөдөлгөөн хийх үед утаснуудын салаалах цэгүүд болон нүхнүүдийг оновчтой байрлалд тохируулдаг. 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. Зам олдвол түүнийг засч, төөрдөг хэсгийн нэг хэсэг болгоно. Дараалсан утаснуудын сул тал нь утсан холболтын үр дүн нь утаснуудын дарааллаас хамаарч болно. Топологийн чанар төгс төгөлдөр болоогүй байхад “гацах” асуудал орон нутгийн жижиг хэсгүүдэд тохиолддог. Гэхдээ та аль утсыг дахин залгахаас үл хамааран утасны чанарыг сайжруулж чадахгүй. Энэ нь дараалсан оновчлолыг ашигладаг бүх CAD системд ноцтой асуудал болдог. Энд гулзайлтыг арилгах процесс ашигтай байдаг. Утас гулзайлт гэдэг нь нэг сүлжээнд байгаа утас объект руу нэвтрэхийн тулд өөр сүлжээнд байгаа объектыг тойрон алхах ёстой үзэгдлийг хэлдэг. Rewiring a wire will not correct this. Гулзайлтын жишээг үзүүлэв. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Автомат боловсруулалтын үр дүнг харуулна. Хоёрдахь тохиолдолд (өөр давхарга дээр) утастай давхаргыг (ногооноос улаан хүртэл) өөрчлөх замаар асаалттай ногоон утсыг автоматаар дахин холбоно. Утасны хэлбэрийг автоматаар оновчтой болгох замаар утасны гулзайлтыг арилгана (нумгүй өнцгийн жишээг харуулахын тулд шугамын сегмент бүхий ойролцоо нумууд). (дээд) анхны загвар, (доод талд) гулзайлтын загварыг арилгасны дараа. Улаан нугалсан утсыг тодруулсан болно. Штайнер модны хувьд бүх мөрүүдийг орой болгон (төгсгөлийн цэгүүд ба нэмэлтүүд) сегмент болгон холбох ёстой. Шинэ орой бүрийн дээд хэсэгт гурван сегмент нэгдэх ёстой бөгөөд гурваас илүүгүй сегмент дуусах ёстой. Оргил руу ойртох шугамын сегментүүдийн хоорондох өнцөг 120 градусаас багагүй байна. Эдгээр хангалттай нөхцөлт шинж чанар бүхий Штайнер барих нь тийм ч хэцүү биш боловч энэ нь тийм ч бага биш юм. Саарал Штайнер мод нь оновчтой биш, харин хар Штейнер мод. Харилцааны практик дизайны хувьд янз бүрийн саад бэрхшээлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Тэд геометрийн аргыг ашиглан алгоритм, Штайнер модыг ашиглан хамгийн бага ургадаг мод барих чадварыг хязгаарладаг. Саад бэрхшээлийг саарал өнгөөр ​​харуулсан бөгөөд аль ч төгсгөлөөс эхлэхийг зөвлөж байна. Хэрэв нэгээс олон зэргэлдээ төгсгөлийн орой байгаа бол та хоёр дахь оройг үргэлжлүүлэн ашиглах боломжийг олгодог хувилбарыг сонгох хэрэгтэй. Энэ нь өнцгөөс хамаарна. Энд байгаа гол механизм бол хүч чадалд суурилсан алгоритм бөгөөд шинэ орой дээр ажиллаж буй хүчийг тооцоолж, тэнцвэрийн цэг рүү дахин дахин шилжүүлдэг (хүчний хэмжээ ба чиглэл нь зэргэлдээ салбар цэгүүд дэх утаснуудаас хамаардаг). Хэрэв орой (терминал эсвэл нэмэлт) -тэй холбогдсон хос шугамын сегментүүдийн хоорондох өнцөг 120 градусаас бага байвал салбар цэг нэмж, дараа нь оройны байрлалыг оновчтой болгохын тулд механик алгоритмыг ашиглаж болно. 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. Шинэ зангилаа нэмсний дараа та дөрвөн голтой дэд сүлжээний доод хэмжээг шалгах хэрэгтэй.

1. Хэрэв орой нь шинээр нэмэгдсэн өөр нэг оройны ойролцоо орвол хамгийн жижиг дөрвөн зүүтэй сүлжээ байгаа эсэхийг шалгаарай.

2. Хэрэв дөрвөн зүү бүхий сүлжээ хамгийн бага биш бол хос “диагональ” (дөрвөн өнцөгт диагональд хамаарах) төгсгөлийн цэг эсвэл виртуал терминал зангилааг (виртуал терминал зангилаа-утас нугалах) сонгоно уу.

3. Төгсгөлийн цэгийг (виртуал төгсгөлийн цэг) хамгийн ойрын шинэ оройтой холбосон шугамын хэсгийг төгсгөлийн цэгийг (виртуал төгсгөлийн цэг) алслагдсан шинэ оройтой холбосон шугамын сегментээр солино.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Энэ арга нь хамгийн жижиг сүлжээг бий болгох баталгаа биш боловч бусад аргуудтай харьцуулахад бэлчээрлэхгүйгээр сүлжээний хамгийн бага уртыг олж авах боломжтой юм. Түүнчлэн төгсгөлийн цэгийн холболтыг хориглосон хэсгүүдийг зөвшөөрдөг бөгөөд төгсгөлийн цэгийн зангилааны тоо дур зоргоороо байж болно.

Аль ч өнцөгт уян хатан утас нь бусад сонирхолтой давуу талуудтай. Жишээлбэл, хэрэв та бодит хэлбэрийн утасны хэлбэрийг автоматаар дахин тооцоолох тусламжтайгаар олон объектыг автоматаар хөдөлгөж чадвал серпентины зэрэгцээ шугам үүсгэж болно. Энэхүү кабелийн арга нь орон зайг илүү сайн ашиглах, давталтын тоог багасгах, хүлцлийг уян хатан ашиглах боломжийг олгодог. Хэрэв бие биетэйгээ холбогдсон хоёр серпентин шугам байгаа бол дүрмийн тэргүүлэх чиглэлээс хамааран автомат кабель нь нэг буюу хоёулангийнх нь уртыг багасгах болно.

BGA бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн утсыг анхаарч үзээрэй. Уламжлалт захаас төв рүү чиглэсэн арга барилд захын сувгийн тоог дараалсан давхарга бүрт 8-аар бууруулдаг (периметрийн бууралтаас болж). Жишээлбэл, 28 голтой 28х784 мм хэмжээтэй бүрэлдэхүүн хэсэг нь 10 давхаргыг шаарддаг. Диаграм дээрх зарим давхаргууд утаснаас мултарсан байна. Зураг 16 -д BGA -ийн дөрөвний нэгийг үзүүлэв. Үүний зэрэгцээ, “төвөөс зах руу” утас холбох аргыг ашиглах үед зах руу гарах сувгийн тоо давхаргаас давхаргад өөрчлөгддөггүй. Энэ нь давхаргын тоог эрс багасгах болно. 28х28 мм хэмжээтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд 7 давхарга хангалттай. Илүү том бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд энэ нь ялалт юм. Зураг 17 -д ​​БХГ -ын дөрөвний нэгийг харуулав. BGA утаснуудын жишээг үзүүлэв. “Төвөөс зах руу” кабелийн аргыг ашиглахдаа бид бүх сүлжээний кабелийг хийж болно. Дурын өнцгийн топологийн автомат кабель үүнийг хийж чадна. Уламжлалт автомат кабель нь энэ жишээг чиглүүлж чадахгүй. Инженер нь дохионы давхаргын тоог 6 -аас 4 болгож бууруулсан бодит ПХБ -ийн жишээг харуулав. Нэмж дурдахад ПХБ -ийн утсыг дуусгахын тулд инженерүүд ердөө хагас өдөр зарцуулсан байна.