PCB Các phương pháp đi dây tiếp tục được cải thiện và các kỹ thuật đi dây linh hoạt có thể giảm chiều dài dây và giải phóng thêm không gian PCB. Hệ thống dây điện PCB thông thường bị giới hạn bởi tọa độ dây cố định và thiếu các dây có góc cạnh tùy ý. Loại bỏ những hạn chế này có thể cải thiện đáng kể chất lượng của hệ thống dây điện.

Hãy bắt đầu với một số thuật ngữ. Chúng tôi định nghĩa hệ thống dây Angle tùy ý là hệ thống dây điện sử dụng các đoạn Angle và radian tùy ý. Nó là một loại hệ thống dây điện, nhưng không giới hạn chỉ sử dụng các đoạn dây Góc 90 độ và 45 độ. Hệ thống dây tôpô là hệ thống dây dẫn không bám vào lưới và tọa độ và không sử dụng lưới thường xuyên hoặc không đều như hệ thống dây dựa trên hình dạng. Hãy để chúng tôi định nghĩa thuật ngữ dây mềm là hệ thống dây dẫn không có hình dạng cố định cho phép tính toán lại hình dạng dây theo thời gian thực để đạt được các khả năng biến đổi sau đây. Chỉ các cung từ chướng ngại vật và các tiếp tuyến chung của chúng được sử dụng để tạo thành hình dạng đường thẳng. (Các chướng ngại vật bao gồm chân, lá đồng, vùng cấm, lỗ và các vật thể khác) một phần của mạch của hai mẫu PCB. Các dây màu xanh lá cây và màu đỏ chạy trên các lớp khác nhau của mô hình PCB. Các vòng tròn màu xanh là các lỗ thủng. Yếu tố màu đỏ được đánh dấu. There are also some red round pins. Chỉ sử dụng các đoạn đường thẳng và mô hình có Góc 90 độ giữa chúng. Hình 1B là một mô hình PCB sử dụng các cung tròn và các góc tùy ý. Đi dây ở bất kỳ Góc nào có vẻ lạ, nhưng nó có nhiều ưu điểm. Cách thức đi dây của nó rất giống với cách các kỹ sư nối dây bằng tay cách đây nửa thế kỷ. Cho thấy một PCB thực sự được phát triển vào năm 1972 bởi một công ty Mỹ có tên là Digibarn để đi dây hoàn chỉnh bằng tay. This is a PCB board based on Intel8008 computer. Cách đấu dây Angle tùy ý được thể hiện trong Hình 2 thực sự tương tự. Tại sao họ lại sử dụng hệ thống dây Angle tùy ý? Vì kiểu đi dây này có rất nhiều ưu điểm. Đi dây theo góc tùy ý có nhiều ưu điểm. Đầu tiên, việc không sử dụng các góc giữa các đoạn thẳng giúp tiết kiệm không gian PCB (đa giác luôn chiếm nhiều không gian hơn tiếp tuyến). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). Tuy nhiên, khi đi dây ở bất kỳ Góc nào, có đủ không gian để đặt 4 dây trên cùng một đường dẫn mà không vi phạm kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC). Giả sử chúng ta có một chip chế độ tích cực và muốn kết nối các chân chip với hai chân khác. Chỉ sử dụng 90 độ chiếm rất nhiều không gian. Sử dụng hệ thống dây Angle tùy ý có thể rút ngắn khoảng cách giữa chip và các chân khác, đồng thời giảm dấu chân. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Xoay chip ở bất kỳ Góc nào cũng có thể mang lại kết quả tốt hơn. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. Nó cho thấy một PCB thực sự. Đấu dây Angle tùy ý với chức năng chip xoay là phương pháp đấu dây duy nhất cho bảng mạch này. Đây không chỉ là lý thuyết, mà còn là giải pháp thực tế (đôi khi là giải pháp khả thi duy nhất). Cho thấy một ví dụ về một PCB đơn giản. Kết quả của hệ thống cáp cấu trúc liên kết, trong khi kết quả của hệ thống cáp tự động dựa trên hình dạng tối ưu là hình ảnh của PCB thực tế. Một hệ thống cáp tự động dựa trên hình dạng tối ưu không thể làm được điều này vì các bộ phận được xoay theo các góc tùy ý. Bạn cần nhiều diện tích hơn, và nếu bạn không xoay các thành phần, thiết bị sẽ phải lớn hơn. Hiệu suất bố cục sẽ được cải thiện đáng kể nếu không có các phân đoạn song song, thường là nguồn gây ra nhiễu xuyên âm. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Hãy đặt mức độ xuyên âm được tạo ra bởi hai dây dẫn song song 1mm, cách nhau từ d đến e. Nếu có một Góc giữa các đoạn dây, thì khi Góc này tăng lên, mức độ xuyên âm sẽ giảm. Nhiễu xuyên âm không phụ thuộc vào chiều dài của dây mà chỉ phụ thuộc vào giá trị Angle: trong đó α đại diện cho Góc giữa các đoạn dây. Hãy xem xét ba phương pháp nối dây sau đây. Ở phía bên trái của Hình 8 (bố trí 90 độ), có chiều dài dây lớn nhất và giá trị emi lớn nhất do các đoạn dây song song. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. Ở phía bên phải (tại một góc bất kỳ), chiều dài dây ngắn nhất và không có đoạn dây song song nên giá trị giao thoa là không đáng kể. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. Bạn cũng nhớ ảnh hưởng đến độ trễ tín hiệu (các dây dẫn không được song song và không được vuông góc với sợi thủy tinh PCB). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. Hệ thống cáp tự động tính toán hình dạng tối ưu của dây (có tính đến khoảng hở an toàn cần thiết). Do đó, hệ thống cáp linh hoạt có thể giảm đáng kể thời gian cần thiết để chỉnh sửa cấu trúc liên kết, hỗ trợ độc đáo nhiều lần tái cấu trúc để đáp ứng các hạn chế. Điều này cho thấy một thiết kế PCB di chuyển qua các lỗ và các điểm nhánh. Trong quá trình chuyển động tự động, các điểm nhánh dây và lỗ xuyên được điều chỉnh đến vị trí tối ưu. 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. Khi một con đường được tìm thấy, nó sẽ được cố định và trở thành một phần của mê cung. Nhược điểm của đấu dây tuần tự là kết quả đấu dây có thể phụ thuộc vào thứ tự đấu dây. Khi chất lượng tôpô vẫn chưa hoàn hảo, vấn đề “mắc kẹt” xảy ra ở các khu vực nhỏ cục bộ. Nhưng bất kể bạn quấn lại dây nào, nó sẽ không cải thiện chất lượng của dây. Đây là một vấn đề nghiêm trọng trong tất cả các hệ thống CAD sử dụng tối ưu hóa tuần tự. Đây là nơi mà quá trình loại bỏ uốn cong rất hữu ích. Uốn dây đề cập đến hiện tượng một dây dẫn trong một mạng phải đi vòng quanh một đối tượng trên mạng khác để truy cập vào một đối tượng. Rewiring a wire will not correct this. Một ví dụ về sự uốn cong được hiển thị. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. Kết quả xử lý tự động được hiển thị. Trong trường hợp thứ hai (trên một lớp khác), một dây màu xanh lá cây sáng được quấn lại tự động bằng cách thay đổi lớp dây (từ màu xanh lá cây sang màu đỏ). Loại bỏ sự uốn cong của dây bằng cách tự động tối ưu hóa hình dạng dây (vòng cung gần đúng với các đoạn đường chỉ để hiển thị bất kỳ ví dụ Góc nào không có vòng cung). (trên cùng) thiết kế ban đầu, (dưới cùng) sau khi loại bỏ thiết kế uốn cong. Dây uốn cong màu đỏ được làm nổi bật. Trong cây Steiner, tất cả các dòng phải được kết nối dưới dạng phân đoạn với đỉnh (điểm cuối và phần bổ sung). Ở đầu mỗi đỉnh mới, ba đoạn phải hội tụ và không quá ba đoạn phải kết thúc. Góc giữa các đoạn thẳng hội tụ với đỉnh không được nhỏ hơn 120 độ. Không khó lắm để tạo một Steiner với các thuộc tính điều kiện đầy đủ này, nhưng nó không nhất thiết phải tối thiểu. Cây Steiner xám không phải là tối ưu, nhưng cây Steiner đen thì có. Trong thiết kế giao tiếp thực tế, các loại trở ngại khác nhau phải được xem xét. Chúng giới hạn khả năng xây dựng cây bao trùm tối thiểu bằng cách sử dụng cả thuật toán và cây Steiner bằng phương pháp hình học. Các chướng ngại vật được hiển thị bằng màu xám và chúng tôi khuyên bạn nên bắt đầu ở bất kỳ đỉnh cuối nào. Nếu có nhiều hơn một đỉnh kết thúc liền kề, bạn nên chọn một đỉnh cho phép bạn tiếp tục sử dụng đỉnh thứ hai. Nó phụ thuộc vào Angle. Cơ chế chính ở đây là một thuật toán dựa trên lực tính toán các lực tác dụng lên các đỉnh mới và liên tục di chuyển chúng đến điểm cân bằng (độ lớn và hướng của các lực phụ thuộc vào các dây tại các điểm nhánh liền kề). Nếu Góc giữa một cặp đoạn thẳng kết nối với một đỉnh (ga cuối hoặc đường bổ sung) nhỏ hơn 120 độ, có thể thêm một điểm nhánh và sau đó có thể sử dụng một thuật toán cơ học để tối ưu hóa vị trí đỉnh. 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. Sau khi thêm một nút mới, bạn nên kiểm tra mức tối thiểu của một mạng con bao gồm bốn chân:

1. Nếu một đỉnh được thêm vào vùng lân cận của một đỉnh mới được thêm khác, hãy kiểm tra mạng bốn chân nhỏ nhất.

2. Nếu mạng bốn chân không phải là cực tiểu, hãy chọn một cặp điểm cuối “đường chéo” (thuộc đường chéo hình tứ giác) hoặc các nút đầu cuối ảo (nút đầu cuối ảo – uốn cong dây).

3. Đoạn thẳng nối điểm cuối (điểm cuối ảo) với đỉnh mới gần nhất được thay thế bằng đoạn thẳng nối điểm cuối (điểm cuối ảo) với đỉnh mới ở xa.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

Phương pháp này không đảm bảo xây dựng mạng lưới nhỏ nhất, nhưng so với các phương pháp khác, nó có thể đạt được độ dài mạng nhỏ nhất mà không cần chăn thả. Nó cũng cho phép các khu vực cấm kết nối điểm cuối và số lượng nút điểm cuối có thể tùy ý.

Đi dây linh hoạt ở bất kỳ Góc nào cũng có một số ưu điểm thú vị khác. Ví dụ: nếu bạn có thể tự động di chuyển nhiều đối tượng với sự trợ giúp của tính toán lại hình dạng dây theo thời gian thực tự động, bạn có thể tạo các đường ngoằn ngoèo song song. Phương pháp đi cáp này giúp tận dụng không gian tốt hơn, giảm thiểu số lần lặp lại và cho phép sử dụng dung sai một cách linh hoạt. Nếu có hai đường ngoằn ngoèo xen kẽ với nhau, hệ thống cáp tự động sẽ giảm độ dài của một hoặc cả hai, tùy thuộc vào mức độ ưu tiên của quy tắc.

Xem xét hệ thống dây của các thành phần BGA. Trong cách tiếp cận ngoại vi đến trung tâm truyền thống, số lượng kênh đến ngoại vi giảm 8 với mỗi lớp kế tiếp (do giảm chu vi). Ví dụ, một thành phần 28x28mm với 784 chân cần 10 lớp. Một số lớp trong sơ đồ đã thoát khỏi hệ thống dây điện. Hình 16 cho thấy một phần tư BGA. Đồng thời, khi sử dụng phương pháp nối dây “trung tâm đến ngoại vi”, số lượng kênh cần thiết để thoát ra ngoại vi không thay đổi từ lớp này sang lớp khác. Điều này sẽ làm giảm đáng kể số lượng các lớp. Đối với kích thước thành phần là 28x28mm, 7 lớp là đủ. Đối với các thành phần lớn hơn, đó là đôi bên cùng có lợi. Hình 17 cho thấy một phần tư BGA. Một ví dụ về hệ thống dây BGA được hiển thị. Khi sử dụng cách tiếp cận cáp “trung tâm đến ngoại vi”, chúng tôi có thể hoàn thành việc nối cáp của tất cả các mạng. Hệ thống cáp tự động cấu trúc liên kết Góc tùy ý có thể làm điều này. Cáp tự động truyền thống không thể định tuyến ví dụ này. Cho thấy một ví dụ về một PCB thực trong đó kỹ sư đã giảm số lượng lớp tín hiệu từ 6 xuống 4 (so với thông số kỹ thuật). Ngoài ra, các kỹ sư chỉ mất nửa ngày để hoàn thành hệ thống dây của PCB.