PCB kablolama yöntemleri gelişmeye devam ediyor ve esnek kablolama teknikleri kablo uzunluğunu azaltabilir ve daha fazla PCB alanı açabilir. Geleneksel PCB kablolaması, sabit kablo koordinatları ve isteğe bağlı olarak açılı kabloların olmaması ile sınırlıdır. Bu sınırlamaların kaldırılması, kablolama kalitesini önemli ölçüde iyileştirebilir.

Let’s start with some terminology. İsteğe bağlı Açı kablolarını, isteğe bağlı Açı segmentleri ve radyanlar kullanarak kablo bağlantısı olarak tanımlarız. Bir çeşit tel kablolamadır, ancak sadece 90 derece ve 45 derece Açı çizgi segmentlerini kullanmakla sınırlı değildir. 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. Esnek kablolama terimini, aşağıdaki dönüştürme olasılıklarını elde etmek için gerçek zamanlı kablo şekli yeniden hesaplamayı sağlayan sabit şekli olmayan kablo tesisatı olarak tanımlayalım. Çizgi şeklini oluşturmak için yalnızca engellerden gelen yaylar ve bunların ortak teğetleri kullanılır. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. Yeşil ve kırmızı teller, PCB modelinin farklı katmanlarında çalışır. 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. Şekil 1B, yayları ve keyfi açıları kullanan bir PCB modelidir. 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. Tam el kablolaması için Digibarn adlı bir Amerikan şirketi tarafından 1972’de geliştirilen gerçek bir PCB’yi gösterir. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Şekil 2’de gösterilen keyfi Açı kablolaması aslında benzerdir. Neden keyfi Açı kabloları kullansınlar? Çünkü bu tip kablolamanın birçok avantajı vardır. Arbitrary Angle wiring has many advantages. İlk olarak, çizgi parçaları arasındaki açıları kullanmamak PCB alanından tasarruf sağlar (çokgenler her zaman teğetlerden daha fazla yer kaplar). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Bununla birlikte, herhangi bir Açıda kablolama yaparken, tasarım kuralı kontrolünü (DRC) ihlal etmeden 4 kabloyu aynı yola döşemek için yeterli alan vardır. Bir pozitif mod çipimiz olduğunu ve çip pinlerini diğer iki pine bağlamak istediğimizi varsayalım. Using only 90 degrees takes up a lot of space. İsteğe bağlı Açı kablolaması kullanmak, ayak izini azaltırken çip ile diğer pimler arasındaki mesafeyi kısaltabilir. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Çipi herhangi bir Açıda döndürmek de daha iyi sonuçlar sağlayabilir. 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. Bu sadece bir teori değil, aynı zamanda pratik bir çözümdür (bazen mümkün olan tek çözüm). Shows an example of a simple PCB. Topoloji kablolama sonuçları, optimal şekle dayalı otomatik kablolama sonuçları ise gerçek PCB’nin fotoğraflarıdır. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. Daha fazla alana ihtiyacınız var ve bileşenleri döndürmezseniz, cihazın daha büyük yapılması gerekir. Düzen performansı, genellikle bir karışma kaynağı olan paralel bölümler olmadan büyük ölçüde iyileştirilir. 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. Tel segmentleri arasında bir Açı varsa, bu Açı arttıkça karışma seviyesi azalacaktır. 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. Aşağıdaki üç kablolama yöntemini göz önünde bulundurun. 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. Kablo cihazı, telin optimal şeklini otomatik olarak hesaplar (gerekli güvenlik mesafesini dikkate alarak). Bu nedenle esnek kablolama, topolojiyi düzenlemek için gereken süreyi büyük ölçüde azaltabilir ve kısıtlamaları karşılamak için çoklu yeniden kablolamayı güzel bir şekilde destekler. Bu, deliklerden ve dal noktalarından geçen bir PCB tasarımını gösterir. Otomatik hareket sırasında, tel dal noktaları ve açık delikler optimum konuma ayarlanır. 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. Bir yol bulunduğunda sabitlenir ve labirentin bir parçası olur. Sıralı kablolamanın dezavantajı, kablolama sonucunun kablolama sırasına bağlı olabilmesidir. Topolojik kalite hala mükemmel olmaktan uzak olduğunda, yerel olarak küçük alanlarda “takılma” sorunu ortaya çıkar. 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. Tel bükme, bir ağdaki bir telin bir nesneye erişmek için başka bir ağdaki bir nesnenin etrafında dolaşması gerektiği olgusunu ifade eder. Rewiring a wire will not correct this. Bir bükülme örneği gösterilmiştir. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Otomatik işleme sonuçları görüntülenir. 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. Kırmızı bükülmüş teller vurgulanır. Bir Steiner ağacında, tüm çizgiler köşelere (uç noktalar ve eklemeler) segmentler olarak bağlanmalıdır. Her yeni tepe noktasının tepesinde, üç parça birleşmeli ve en fazla üç parça sona ermelidir. The Angle between the line segments that converge to the vertex shall not be less than 120 degrees. Bu yeterli koşullu özelliklere sahip bir Steiner inşa etmek çok zor değildir, ancak mutlaka minimal değildir. Gray Steiner trees are not optimal, but black Steiner trees are. Pratik iletişim tasarımında farklı türden engeller dikkate alınmalıdır. Hem algoritmaları kullanarak hem de geometrik yöntemler kullanarak Steiner ağaçlarını kullanarak minimum yayılan ağaçları oluşturma yeteneğini sınırlarlar. 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. Buradaki ana mekanizma, yeni köşelere etki eden kuvvetleri hesaplayan ve bunları tekrar tekrar bir denge noktasına hareket ettiren kuvvete dayalı bir algoritmadır (kuvvetlerin büyüklüğü ve yönü, bitişik dal noktalarındaki tellere bağlıdır). Bir tepe noktasına (terminal veya ekleme) bağlı bir çift çizgi parçası arasındaki açı 120 dereceden azsa, bir dal noktası eklenebilir ve daha sonra tepe konumunu optimize etmek için mekanik bir algoritma kullanılabilir. 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. Ayrıca, uç nokta bağlantılarının yasak olduğu ve uç nokta düğümlerinin sayısının isteğe bağlı olabileceği alanlara da izin verir.

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. Diyagramdaki bazı katmanlarda kablo tesisatı kaçtı. Şekil 16, bir BGA’nın dörtte birini göstermektedir. Aynı zamanda, “merkezden çevreye” kablolama yöntemini kullanırken, çevreye çıkmak için gereken kanal sayısı katmandan katmana değişmez. Bu, katman sayısını büyük ölçüde azaltacaktır. 28x28mm’lik bir bileşen boyutu için 7 katman yeterlidir. Daha büyük bileşenler için bu bir kazan-kazan. 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. Keyfi Açı topolojik otomatik kablo bunu yapabilir. 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.