PCB ledningsmetoder fortsetter å bli bedre, og fleksible ledningsteknikker kan redusere ledningslengden og frigjøre mer PCB -plass. Konvensjonelle PCB -ledninger er begrenset av faste trådkoordinater og mangel på vilkårlig vinklede ledninger. Å fjerne disse begrensningene kan forbedre kvaliteten på ledninger betydelig.

Let’s start with some terminology. Vi definerer vilkårlig vinkling som ledninger ved bruk av vilkårlige vinkelsegmenter og radianer. Det er en slags ledningsnett, men er ikke begrenset til å bare bruke 90 graders og 45 graders vinkellinjesegmenter. 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. La oss definere begrepet fleksibel ledning som ledninger uten fast form som gjør det mulig å omberegne ledningsformen i sanntid for å oppnå følgende transformasjonsmuligheter. Bare buer fra hindringer og deres vanlige tangenter brukes til å danne linjeformen. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. De grønne og røde ledningene går på forskjellige lag av PCB -modellen. 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. Figur 1B er en PCB -modell som bruker buer og vilkårlige vinkler. 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. Viser en ekte PCB utviklet i 1972 av et amerikansk selskap kalt Digibarn for komplette håndledninger. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Den vilkårlige vinkelen som er vist i figur 2 er faktisk lik. Why would they use arbitrary Angle wiring? Fordi denne typen ledninger har mange fordeler. Arbitrary Angle wiring has many advantages. First, not using the angles between line segments saves PCB space (polygons always take up more space than tangents). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Men når du kobler til en hvilken som helst vinkel, er det nok plass til å legge fire ledninger på samme bane uten å bryte designregelkontroll (DRC). Anta at vi har en positiv modusbrikke og ønsker å koble brikkepinnene til to andre pinner. Using only 90 degrees takes up a lot of space. Ved bruk av vilkårlige vinklingskabler kan du forkorte avstanden mellom brikken og andre pinner, samtidig som du reduserer fotavtrykket. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotating the chip at any Angle can also provide better results. 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. Dette er ikke bare en teori, men også en praktisk løsning (noen ganger den eneste mulige løsningen). Shows an example of a simple PCB. Topologi kabler resultater, mens automatiske kabler resultater basert på optimal form er bilder av selve PCB. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Du trenger mer areal, og hvis du ikke roterer komponentene, må enheten gjøres større. 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. Hvis det er en vinkel mellom ledningssegmentene, vil nivået av krysstale falle når denne vinkelen øker. 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. Consider the following three wiring methods. 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. Kabelen beregner automatisk den optimale formen på ledningen (med tanke på nødvendig sikkerhetsavstand). Flexible cabling can therefore greatly reduce the time required to edit the topology, nicely supporting multiple recabling to meet constraints. Dette viser en PCB -design som beveger seg gjennom hull og forgreningspunkter. During automatic movement, wire branch points and through-holes are adjusted to the optimal position. 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. Når en bane blir funnet, blir den fikset og blir en del av labyrinten. Ulempen med sekvensiell ledning er at ledningsresultatet kan avhenge av ledningsrekkefølgen. Når topologisk kvalitet fortsatt er langt fra perfekt, oppstår problemet med å “sette seg fast” i lokalt små områder. 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. Ledningsbøyning refererer til fenomenet at en ledning i ett nettverk må gå rundt et objekt på et annet nettverk for å få tilgang til et objekt. Rewiring a wire will not correct this. Et eksempel på bøyning er vist. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Automatiske behandlingsresultater vises. 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. Røde bøyde ledninger er uthevet. I et Steiner -tre må alle linjer kobles som segmenter til hjørner (endepunkter og tillegg). På toppen av hvert nytt toppunkt må tre segmenter konvergere og ikke mer enn tre segmenter må slutte. The Angle between the line segments that converge to the vertex shall not be less than 120 degrees. It is not very difficult to construct a Steiner with these sufficient conditional properties, but it is not necessarily minimal. Gray Steiner trees are not optimal, but black Steiner trees are. I praktisk kommunikasjonsdesign må forskjellige typer hindringer vurderes. De begrenser muligheten til å konstruere minimalt spennende trær ved hjelp av både algoritmer og Steiner -trær ved hjelp av geometriske metoder. 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. Hovedmekanismen her er en kraftbasert algoritme som beregner kreftene som virker på de nye hjørnene og gjentatte ganger flytter dem til et likevektspunkt (størrelsen og retningen til kreftene avhenger av ledningene ved de tilstøtende grenpunktene). Hvis vinkelen mellom et par linjesegmenter koblet til et toppunkt (endestasjon eller tillegg) er mindre enn 120 grader, kan et grenpunkt legges til, og deretter kan en mekanisk algoritme brukes til å optimalisere toppunktets posisjon. 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. Det åpner også for områder der endepunktstilkoblinger er forbudt, og antall endepunktnoder kan være vilkårlige.

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. Some of the layers in the diagram have escaped wiring. Figur 16 viser en fjerdedel av en BGA. At the same time, when using the “center to periphery” wiring method, the number of channels required to exit to the periphery does not change from layer to layer. Dette vil i stor grad redusere antall lag. For en komponentstørrelse på 28×28 mm er 7 lag tilstrekkelig. For større komponenter er det vinn-vinn. 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. Vilkårlig vinkel topologisk automatisk kabel kan gjøre dette. 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.