PCB metodele de cablare continuă să se îmbunătățească, iar tehnicile de cablare flexibile pot reduce lungimea firului și elibera mai mult spațiu pentru PCB. Cablarea convențională a PCB-ului este limitată de coordonatele fixe ale firelor și de lipsa firelor unghiulare în mod arbitrar. Eliminarea acestor limitări poate îmbunătăți semnificativ calitatea cablajului.

Să începem cu câteva terminologii. Definim cablarea unghiulară arbitrară ca cablarea cablului folosind segmente unghiulare arbitrare și radiani. Este un fel de cablare a firelor, dar nu se limitează doar la utilizarea segmentelor de linie unghiulară de 90 și 45 de grade. Cablarea topologică este cablarea cablurilor care nu aderă la grile și coordonate și nu utilizează grile obișnuite sau neregulate, cum ar fi cablarea bazată pe formă. Să definim termenul de cablare flexibilă ca cablare de sârmă fără formă fixă ​​care permite recalcularea formei de sârmă în timp real pentru a realiza următoarele posibilități de transformare. Pentru a forma forma liniei sunt folosite numai arcurile din obstacole și tangențele lor comune. (Obstacolele includ știfturi, folie de cupru, zone interzise, ​​găuri și alte obiecte) parte a circuitului a două modele PCB. Firele verzi și roșii rulează pe diferite straturi ale modelului PCB. Cercurile albastre sunt perforațiile. Elementul roșu este evidențiat. There are also some red round pins. Utilizați numai segmente de linie și modele cu un unghi de 90 de grade între ele. Figura 1B este un model de PCB care utilizează arce și unghiuri arbitrare. Cablarea la orice unghi poate părea ciudată, dar are multe avantaje. Modul în care este conectat este foarte similar cu modul în care inginerii l-au conectat manual acum o jumătate de secol. Prezintă un PCB real dezvoltat în 1972 de o companie americană numită Digibarn pentru cablarea manuală completă. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Cablarea arbitrară a unghiului prezentată în Figura 2 este de fapt similară. De ce ar folosi cabluri unghiulare arbitrare? Deoarece acest tip de cablare are multe avantaje. Cablarea unghiulară arbitrară are multe avantaje. În primul rând, neutilizarea unghiurilor dintre segmentele de linie economisește spațiu PCB (poligoanele ocupă întotdeauna mai mult spațiu decât tangențele). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Cu toate acestea, atunci când se conectează la orice unghi, există suficient spațiu pentru a așeza 4 fire pe aceeași cale, fără a încălca verificarea regulilor de proiectare (DRC). Să presupunem că avem un cip în mod pozitiv și dorim să conectăm pinii cipului la alți doi pini. Using only 90 degrees takes up a lot of space. Utilizarea cablurilor unghiulare arbitrare poate scurta distanța dintre cip și alți pini, reducând în același timp amprenta. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotirea cipului la orice unghi poate oferi, de asemenea, rezultate mai bune. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Arată un PCB real. Cablarea cu unghi arbitrar cu funcție de cip rotativ este singura metodă de cablare pentru această placă de circuit. Aceasta nu este doar o teorie, ci și o soluție practică (uneori singura soluție posibilă). Prezintă un exemplu de PCB simplu. Rezultatele cablului topologic, în timp ce rezultatele cablurilor automate bazate pe forma optimă sunt fotografii ale PCB-ului real. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Aveți nevoie de mai multă suprafață și, dacă nu rotiți componentele, dispozitivul trebuie mărit. Performanța aspectului ar fi mult îmbunătățită fără segmente paralele, care sunt adesea o sursă de diafragmă. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Să stabilim nivelul diafragmei produs de două fire paralele de 1 mm distanțate d la e. Dacă există un unghi între segmentele de sârmă, atunci când acest unghi crește, nivelul diafragmei va scădea. Diafragma nu depinde de lungimea firului, ci doar de valoarea unghiului: unde α reprezintă unghiul dintre segmentele firului. Luați în considerare următoarele trei metode de cablare. În partea stângă a figurii 8 (dispunerea la 90 de grade), există lungimea maximă a firului și valoarea maximă a emi datorită segmentelor de linie paralele. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. În partea dreaptă (la orice unghi), lungimea firului este cea mai scurtă și nu există segmente paralele ale firului, astfel încât valoarea interferenței este neglijabilă. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. De asemenea, vă amintiți efectul asupra întârzierii semnalului (conductoarele nu trebuie să fie paralele și să nu fie perpendiculare pe fibra de sticlă PCB). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Cablorul calculează automat forma optimă a firului (ținând cont de spațiul de siguranță necesar). Prin urmare, cablarea flexibilă poate reduce considerabil timpul necesar pentru editarea topologiei, acceptând frumos recablarea multiplă pentru a îndeplini constrângerile. Aceasta arată un design PCB care se deplasează prin găuri și puncte de ramificare. În timpul mișcării automate, punctele de ramificare a firelor și găurile de trecere sunt ajustate la poziția optimă. 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. Când se găsește o cale, aceasta este fixată și devine parte a labirintului. Dezavantajul cablării secvențiale este că rezultatul cablării poate depinde de ordinea cablării. Când calitatea topologică este încă departe de a fi perfectă, problema „blocării” apare în zone mici local. Dar, indiferent de cablul pe care l-ați recablat, nu va îmbunătăți calitatea cablajului. Aceasta este o problemă serioasă în toate sistemele CAD care utilizează optimizarea secvențială. Aici este util procesul de eliminare a îndoirii. Îndoirea firelor se referă la fenomenul conform căruia un fir dintr-o rețea trebuie să meargă în jurul unui obiect din altă rețea pentru a accesa un obiect. Rewiring a wire will not correct this. Este prezentat un exemplu de îndoire. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Rezultatele procesării automate sunt afișate. În al doilea caz (pe un alt strat), un fir verde luminat este recablat automat prin schimbarea stratului de cablare (de la verde la roșu). Eliminați îndoirea sârmei optimizând automat forma sârmei (arce aproximative cu segmente de linie doar pentru a afișa orice exemple de unghi fără arce). (sus) design original, (jos) după eliminarea designului de îndoire. Sârmele îndoite roșii sunt evidențiate. Într-un arbore Steiner, toate liniile trebuie conectate ca segmente la vârfuri (puncte finale și adăugiri). În partea de sus a fiecărui vârf nou, trei segmente trebuie să convergă și nu mai mult de trei segmente trebuie să se încheie. Unghiul dintre segmentele de linie care converg spre vârf nu trebuie să fie mai mic de 120 de grade. Nu este foarte dificil să construiești un Steiner cu aceste proprietăți condiționale suficiente, dar nu este neapărat minim. Copacii Steiner gri nu sunt optimi, dar copacii Steiner negri sunt. În proiectarea practică a comunicării, trebuie luate în considerare diferite tipuri de obstacole. Acestea limitează abilitatea de a construi copaci cu întindere minimă utilizând atât algoritmi, cât și copaci Steiner folosind metode geometrice. Obstacolele sunt afișate în gri și vă recomandăm să începeți de la orice vârf de capăt. Dacă există mai mult de un vârf adiacent terminant, ar trebui să alegeți unul care vă permite să continuați să utilizați al doilea vârf. Depinde de unghi. Mecanismul principal aici este un algoritm bazat pe forțe care calculează forțele care acționează asupra noilor vârfuri și le mută în mod repetat într-un punct de echilibru (magnitudinea și direcția forțelor depind de firele din punctele ramificate adiacente). Dacă unghiul dintre o pereche de segmente de linie conectate la un vârf (capătul sau adaosul) este mai mic de 120 de grade, se poate adăuga un punct de ramificare și atunci se poate utiliza un algoritm mecanic pentru a optimiza poziția vârfului. 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. După adăugarea unui nou nod, ar trebui să verificați minimul unei subrețele formate din patru pini:

1. Dacă un vârf este adăugat în vecinătatea altui vârf nou adăugat, verificați dacă există cea mai mică rețea cu patru pini.

2. Dacă rețeaua cu patru pini nu este minimă, selectați o pereche de puncte finale „diagonale” (aparținând diagonalei patrulatere) sau noduri terminale virtuale (noduri terminale virtuale – îndoiri de sârmă).

3. Segmentul de linie care conectează punctul final (punctul final virtual) la cel mai apropiat vârf nou este înlocuit de segmentul de linie care conectează punctul final (punctul final virtual) la punctul nou îndepărtat.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Această metodă nu garantează construirea celei mai mici rețele, dar în comparație cu alte metode, poate atinge cea mai mică lungime a rețelei fără pășunat. De asemenea, permite zone în care conexiunile punctului final sunt interzise, ​​iar numărul de noduri punct final poate fi arbitrar.

Flexible wiring at any Angle has some other interesting advantages. De exemplu, dacă puteți muta automat multe obiecte cu ajutorul recalculării automate a formei sârmei în timp real, puteți crea linii serpentine paralele. Această metodă de cablare utilizează mai bine spațiul, minimizează numărul de iterații și permite o utilizare flexibilă a toleranțelor. Dacă există două linii serpentine întrețesute între ele, cablul automat va reduce lungimea uneia sau a ambelor, în funcție de prioritatea regulii.

Luați în considerare cablarea componentelor BGA. În abordarea tradițională periferică-centru, numărul de canale către periferie este redus cu 8 cu fiecare strat succesiv (datorită unei reduceri a perimetrului). De exemplu, o componentă de 28x28mm cu 784 pini necesită 10 straturi. Unele dintre straturile din diagramă au scăpat de cablare. Figura 16 prezintă un sfert de BGA. În același timp, când se utilizează metoda de cablare „centru la periferie”, numărul de canale necesare pentru a ieși la periferie nu se schimbă de la strat la strat. Acest lucru va reduce considerabil numărul de straturi. Pentru o dimensiune a componentelor de 28x28mm, sunt suficiente 7 straturi. Pentru componentele mai mari, este un câștig-câștig. Figura 17 prezintă un sfert din BGA. Este prezentat un exemplu de cablare BGA. Atunci când folosim abordarea de cablare „centru la periferie”, putem finaliza cablarea tuturor rețelelor. Cablorul automat topologic cu unghi arbitrar poate face acest lucru. Traditional automatic cablers cannot route this example. Prezintă un exemplu de PCB real în care inginerul a redus numărul de straturi de semnal de la 6 la 4 (comparativ cu specificația). În plus, inginerilor le-a trebuit doar o jumătate de zi pentru a finaliza cablarea PCB-ului.