<kbd id='jcfnx2iq'></kbd><address id='jcfnx2iq'><style id='jcfnx2iq'></style></address><button id='jcfnx2iq'></button>

          您好~歡迎光臨深圳市宏力捷電子有限公司網站aaa!
          一站式PCBA服務提供商
          諮詢熱線0755-83328032
          QQ在線

          B6平台登录:深圳宏力捷B6平台登录服務QQ

          B6娱乐:深圳宏力捷B6娱乐服務QQ

          B6娱乐:深圳宏力捷B6娱乐服務QQ

          PCBA/OEM:深圳宏力捷PCBA/OEM服務QQ

          B6平台登录如何加速和改進PCB佈線aaaaa?

          發佈時間 :2019-04-16 13:34 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷B6平台登录部
          深圳宏力捷是一家專業的B6平台登录公司aaa,公司擁有平均設計經驗超過10年的設計工程師團隊aaa,能夠提供各類多層、高頻、高速等電路板的佈線設計服務aaaa。接下來爲大家介紹B6平台登录如何加速和改進PCB佈線aaaaa。
           
          PCB佈線方法在不斷進步aaaaa,靈活的佈線技術可以縮短導線長度aaa,釋放更多的PCB空間aaaaa。傳統PCB佈線受到導線座標固定和缺少任意角度導線的限制aaaa。去除這些限制可以顯著改善佈線的質量aaa。本文將通過實際例子介紹任意角度佈線的優勢、靈活佈線的優勢以及一種用於構造Steiner樹的新算法aaaaa。
           
          背景
          我們首先來介紹一些術語[1-3]aaa。我們將任意角度佈線定義爲使用任意角度的線段和弧度進行的導線佈線aaaa。它是一種導線佈線aaaa,但不限於只能使用90度和45度角度的線段aaaa。拓撲式佈線是不粘附柵格和座標的導線佈線aaa,不使用像基於形狀的佈線器那樣的規則或不規則柵格aaaaa。讓我們把術語靈活佈線定義爲沒有形狀固定的導線佈線aaa,能夠通過實時導線形狀再計算實現下文的轉變可能性aaaaa。只有來自障礙物的圓弧和它們的公切線被用來形成走線形狀[4,5]aaaa。(障礙物包括引腳、銅箔、禁布區、過孔和其它物體)
           
          圖1顯示了兩種PCB模型的部分電路aaaa。其中的綠色導線和紅線導線分別走在PCB模型的不同層上aaaaa。藍色圓圈是過孔aaaaa。紅色元件被高亮顯示aaaaa。另外有一些紅色的圓形引腳aaaa。圖1a是隻使用線段和線段間夾角爲90度的模型aaa。圖1b是使用弧和任意角度的PCB模型aaaa。也許任意角度佈線看起來很奇怪aaaa,但它確實有許多優勢aaaaa。它的這種佈線方式與半個世紀前工程師的手工佈線方式非常類似aaaaa。
           
          圖1:兩種PCB模型的部分電路aaaa。頂圖:傳統設計版本aaa。

          底圖:同樣的設計但採用了任意角度的佈線aaa。
           
          圖1:兩種PCB模型的部分電路aaaaa。頂圖:傳統設計版本aaaaa。底圖:同樣的設計但採用了任意角度的佈線aaa。
           
          圖2顯示了一家名爲Digibarn的美國公司在1972年開發的完全手工佈線的真實PCBaaaa。這是一塊基於Intel 8008的計算機內的PCB板aaa。圖2所示的任意角度佈線事實上與圖1b很相似aaaaa。爲何他們會使用任意角度的佈線呢aaaaa?因爲這種佈線方式有許多優勢aaaaa。
           
          1972年開發的一塊基於Intel 8008的計算機中的印刷電路板aaa。(資源來源:DigiBarn計算機博物館)
           
          圖2:1972年開發的一塊基於Intel 8008的計算機中的印刷電路板aaa。(資源來源:DigiBarn計算機博物館)
           
          任意角度佈線的優勢
          任意角度佈線有許多優勢aaaa。首先aaa,不使用線段間的角度可以節省PCB空間(多邊形所佔的空間總是要大於內切圓)aaaaa。
           
          傳統的自動佈線器在緊鄰元件之間只能布3根線(見圖3中的左邊和中間)aaaa。而任意角度佈線時的空間足以在相同路徑上布4根線而不違反設計規則檢查(DRC)aaaa,見圖3右邊aaa。
           
          圖3:左邊和中間的圖:傳統自動佈線器在緊鄰元件之間只能布3根線aaaaa。右圖:任意角度佈線時的空間足以在相同路徑上布4根線而不違反DRCaaaaa。
          圖3:左邊和中間的圖:傳統自動佈線器在緊鄰元件之間只能布3根線aaa。右圖:任意角度佈線時的空間足以在相同路徑上布4根線而不違反DRCaaaaa。
           
          假設我們有一個正方式芯片aaaa,想把芯片引腳連接到另外兩列引腳(見圖4)aaaaa。只使用90度夾角要佔很大的面積(見圖4頂部)aaaaa。
           
          正方形芯片佈線:(頂部)正交版圖佈線要求很大的面積

          (中間)任意角度佈線不僅有助於縮短導線長度aaaa,而且在確保滿足所有要求的同時佔用更小的面積aaaa;

          (底部)旋轉芯片可以提供更好的效果aaaaa,佔用面積可以進一步縮小兩倍以上aaa。

           
          圖4:正方形芯片佈線:(頂部)正交版圖佈線要求很大的面積aaaaa;(中間)任意角度佈線不僅有助於縮短導線長度aaaa,而且在確保滿足所有要求的同時佔用更小的面積aaaaa;(底部)旋轉芯片可以提供更好的效果aaaa,佔用面積可以進一步縮小兩倍以上aaaaa。
           
          使用任意角度佈線可以縮短芯片和其它引腳之間的距離(圖4中間)aaaaa,同時減小佔用面積aaaa。在本例中aaaa,面積從30平方釐米縮小到了23平方釐米aaaaa。
           
          任意角度旋轉芯片還可以提供更好的效果aaaa。在本例中aaaa,面積從23平方釐米縮小到了10平方釐米(圖4底部)aaaaa。圖5顯示了一塊真實的PCBaaa。帶旋轉芯片功能的任意角度佈線是這種電路板的唯一佈線方法aaa。這不僅是一個理論aaaa,也是得到實際應用的解決方案(有時是唯一可行的解決方案)aaaa。
           
          圖5:帶旋轉芯片功能的任意角度佈線是給這種電路板佈線的唯一方法aaaaa。
          圖5:帶旋轉芯片功能的任意角度佈線是給這種電路板佈線的唯一方法aaaaa。
           
          圖6顯示了一個簡單PCB的例子aaa。拓撲佈線器結果如圖6a所示aaa,而基於最佳形狀的自動佈線器結果如圖6b所示aaaaa。圖6c是實際PCB的照片aaaa。基於最佳形狀的自動佈線器無法完成這種電路板的佈線aaaaa,因爲元件被旋轉成任意角度放置aaaaa。你需要更多的面積aaaa,如果不旋轉元件aaa,設備必須做得更大aaa。
           
          圖6:PCB佈線例子:(a)拓撲式自動佈線器(完成了100%導線的佈線)aaa;

          (b)基於最佳形狀的自動佈線器(完成了56.3%的導線佈線)aaa;

          (c)實際PCB

           
          圖6:PCB佈線例子:(a)拓撲式自動佈線器(完成了100%導線的佈線)aaa;(b)基於最佳形狀的自動佈線器(完成了56.3%的導線佈線)aaa;(c)實際PCBaaaaa。
           
          電磁干擾(EMI)
          如果沒有並行導線段aaaaa,版圖性能將得到很大的提升aaa,因爲並行導線段經常是串擾的來源aaaaa。隨着並行導線長度的增長aaaa,串擾等級將呈線性增加aaaaa。當並行導線之間的間距增加時aaa,串擾則呈二次方減小aaa。讓我們把兩條並行的1mm長導線在間距爲d時所產生的串擾等級設爲e(見圖7)aaa。
           
          如果導線段之間有個夾角aaaaa,那麼當這個夾角增加時aaa,串擾等級將下降aaa。這時的串擾不取決於導線長度aaaaa,僅受限於夾角值:
          如果導線段之間有個夾角aaa,那麼當這個夾角增加時aaaa,串擾等級將下降aaa。這時的串擾不取決於導線長度aaa,僅受限於夾角值
          其中α代表導線段之間的夾角aaa。
           
          圖7:如何導線段之間有個夾角aaa,那麼串擾等級將隨這個夾角的增加而減小(d:導線段之間的距離aaa,α:導線段之間的夾角)aaaa。
          圖7:如何導線段之間有個夾角aaaa,那麼串擾等級將隨這個夾角的增加而減小(d:導線段之間的距離aaa,α:導線段之間的夾角)aaaa。
           
          下面考慮三種導線佈線方式aaa。在圖8中的左邊(90度佈局)aaa,由於並行線段而存在最大的導線長度和最大的電磁干擾值aaaa。在圖8的中間(45度佈局)aaa,導線長度和電磁干擾值都減小了aaaa。在圖8的右邊(任意角度)aaa,導線長度最短aaa,也沒有並行的導線段aaaa,因此干擾值可以忽略不計aaaaa。
          三種導線佈線方式
           
          圖8:三種導線佈線方式aaaa。
           
          因此任意角度佈線有助於減小總的導線長度aaaaa,並顯著減少電磁干擾aaa。另外你應該還記得對信號延時的影響吧(導線方向不應該並行aaaa,並且不應該垂直於PCB玻璃纖維方向)aaa。
           
          靈活佈線的優勢
          元件的人工和自動移動不會破壞靈活佈線中的走線aaaa。佈線器會自動計算導線的最佳形狀(考慮必要的安全間隙)aaaa。因此靈活佈線可以極大地減少編輯拓撲所需的時間aaaaa,很好地支持因爲要滿足限制條件而做的多次重新佈線aaaa。圖9a顯示的是一個B6平台登录aaa,移動過孔和分支點後的結果如圖9b所示aaaaa。
           
          圖9:自動移動過孔(淡藍色圓)和分支點aaaaa。(a)原始設計的一部分aaaaa,(b)移動過孔後的設計aaa,(c)分支點(3條紅色導線)被自動移動到最佳位置aaa。
           
          圖9:自動移動過孔(淡藍色圓)和分支點aaa。(a)原始設計的一部分aaa,(b)移動過孔後的設計aaa,(c)分支點(3條紅色導線)被自動移動到最佳位置aaaa。
           
          在自動移動過程中aaaaa,導線分支點和過孔被調整到最佳位置(如圖9c所示)aaaaa。
           
          在大多數計算機輔助設計(CAD)系統中aaaa,佈線互連問題被簡化爲在焊盤、禁布區和已布好的導線形成的迷宮中按順序尋找成對點之間的路徑問題aaa。當找到一條路徑時aaaaa,它就被固定下來aaaa,併成爲迷宮的一部分aaaa。順序佈線的缺點是佈線結果可能與佈線的順序有關aaa。
           
          當拓撲質量仍然離完美很遠時aaaaa,在局部很小的區域將發生“被困住”的問題aaaaa。但不管你重新佈線哪根導線aaaaa,都無法改善佈線的質量aaaa。這是在使用順序優化的所有CAD系統中都存在的很嚴重的問題aaa。
           
          這時應用打彎消除過程就很有用了[6]aaaa。導線打彎是指某條網絡中的導線想要接入某個物體時必須圍着另一條網絡上的物體四周行走的現象aaaa。重新佈線一條導線並不能糾正這種現象aaaa。
           
          圖10a顯示了一個打彎的例子aaaaa。一條點亮的紅色導線圍繞另一條網絡的一個引腳行走aaaa,一條未點亮的紅色導線接入這個引腳aaaa。圖10b顯示了自動處理結果aaaa。在第2種情況中(另一層上)aaaa,一條點亮的綠色導線通過改變佈線層得到了自動調整(重新佈線)(從綠色層到紅色層)aaaa。
           
          通過自動優化導線形狀消除導線打彎(用線段近似弧線只是爲了顯示沒有弧線的任何角度例子)aaa。

          通過自動優化導線形狀消除導線打彎(用線段近似弧線只是爲了顯示沒有弧線的任何角度例子)aaaa。

           
          圖10:通過自動優化導線形狀消除導線打彎(用線段近似弧線只是爲了顯示沒有弧線的任何角度例子)aaaa。(頂部)原始設計aaa,(底部)消除打彎後的設計aaaaa。紅色打彎導線被高亮顯示aaa。
           
          在Steiner樹中aaa,所有連線都必須以線段方式連接到頂點(終點和新增點)aaaa。在每個新增頂點的頂部aaa,三個線段必須匯聚在一起aaaa,終點的線段不得超過3個aaa。集中到頂點的線段之間的夾角不得小於120度aaaa。構造具有這些充足條件性能的Steiner不是很困難aaaaa,但沒有必要是最小的aaaa。圖11中的灰色Steiner樹不是最優的aaa,但黑色Steiner樹是最優的aaa。
           
          灰色Steiner樹不是最優的aaaaa,但黑色Steiner樹是最優的aaa。
           
          圖11:灰色Steiner樹不是最優的aaa,但黑色Steiner樹是最優的aaa。
           
          在實際通信設計中aaaaa,必須考慮到存在不同種類的障礙物aaaaa。它們會限制使用兩種算法構造最小生成樹(圖12a)的能力和使用幾何方法構造Steiner樹(圖12b)的能力aaaaa。圖中用灰色表示障礙物aaaa。
           
          圖12:樹和(灰色顯示的)障礙物aaaaa。(a)最小生成樹aaaa,(b)Steiner樹aaaa。
           
          圖12:樹和(灰色顯示的)障礙物aaaaa。(a)最小生成樹aaaaa,(b)Steiner樹aaaaa。
           
          我們建議從任意一個終結頂點開始aaa。如果有超過一個的相鄰終結頂點aaaa,你應該選擇一個允許你繼續使用第二個頂點的那個頂點aaaaa。這是由角度決定的aaaaa。
           
          這裏的主要機制是一種基於力的算法aaaaa,它會計算作用在新增頂點上的力aaaa,並反覆移動它們到一個平衡點(力的幅度和方向取決於鄰近分支點的導線)aaa。如果接入某個頂點(終點或新增點)的一對線段之間的角度小於120度(圖13a和圖13b)aaaaa,可以再增加一個分支點(圖13b和圖13d)aaaa,然後使用力學算法優化頂點的位置(圖13c和圖13d)aaa。最終結果如圖13e所示aaaaa。
           
          值得注意的是aaaaa,只是按降序排序所有角度然後按這個順序增加新的頂點是行不通的aaaa,結果會更糟aaaaa。
           
          值得注意的是aaaa,只是按降序排序所有角度然後按這個順序增加新的頂點是行不通的aaaaa,結果會更糟aaa。在新加一個節點之後aaa,你應該檢查由4個引腳組成的子網的最小性:
          1.如果頂點增加到其它新增頂點的鄰近位置aaaa,要檢查最小的四引腳網絡(圖14a)aaa。
          2.如果四引腳網絡不是最小的aaaaa,選擇一對“對角”(屬於四邊形對角線)終點或虛擬的終端節點(虛擬終端節點-導線彎曲)aaa。
          3.連接終點(虛擬終點)到最近的新增頂點的線段被連接終點(虛擬終點)到遠處的新增頂點的線段所代替(圖14b)aaaaa。
          4.使用力學算法優化頂點的位置(圖14c)aaaa。
           
          圖14:重新構建四引腳子網(a-c):算法步驟aaaa。
           
          圖14:重新構建四引腳子網(a-c):算法步驟aaa。
           
          這種方法並不保證構建最小的網絡aaaa,但相比其它方法aaaaa,它不用牧舉就能實現最小的網絡長度aaa。它還考慮到了終點連接被禁止的區域aaaaa,並且終端節點數量可以是任意的aaaa。
           
          其它優勢
          任何角度靈活佈線還有其它一些有趣的優勢aaaaa。例如aaaaa,如果你能借助自動的實時導線形狀重新計算功能自動移動許多物體aaaa,你可以創建並行的蛇形線aaa。這種佈線方式能夠更好的利用空間aaa,最大限度地減小反覆次數aaaaa,並且允許靈活地使用容差(見圖15)aaaaa。如果有兩條蛇形線相互交織在一起aaaaa,自動佈線器會減小其中一條或同時減小兩條的長度aaa,具體取決於規則優先級aaa。
           
          在自動模式中延時校準可以按串行而不是並行的方式完成aaa。
           
          圖15:在自動模式中延時校準可以按串行而不是並行的方式完成aaaa。這樣可以更好的利用空間aaaa,最大限度地減少反覆次數aaa,並靈活地使用容差aaaa。
           
          BGA元件的佈線
          下面考慮BGA元件的佈線[7]aaaa。在傳統的“從外圍到中心”方法中aaa,到外圍的通道數量將隨着每個連續層而逐層減8(由於周長的減小)aaaa。例如aaa,具有784個引腳、尺寸爲28x28mm的元件需要10層aaa。在圖中有些層存在逃逸佈線aaaa。圖16顯示了一個BGA的四分之一部分aaaaa。
           
          BGA佈線aaaaa。“從外圍到中心”的傳統方法aaa。
          圖16:BGA佈線aaaaa。“從外圍到中心”的傳統方法aaa。
           
          與此同時aaa,當採用“從中心到外圍”的佈線方法時aaaa,退出到外圍所要求的通道數量不會隨着層的改變而改變aaaa。這將極大地減少層的數量aaaa。對於尺寸爲28x28mm的元件來說aaaaa,7層就足夠了aaa。對於尺寸更大的元件aaaaa,還可以取得雙贏aaa。圖17顯示了BGA的四分之一部分aaa。
           
           圖17:BGA佈線aaa。“從中心到外圍”的佈線方法aaaa。
          圖17:BGA佈線aaaaa。“從中心到外圍”的佈線方法aaaaa。
           
          圖18顯示了一個BGA佈線的例子aaaa。當採用“從中心到外圍”的佈線方法時aaaaa,我們可以完成所有網絡的佈線(圖18b)aaa。任意角度的拓撲式自動佈線器就可以做到這一點aaa。傳統的自動佈線器則無法佈線這個例子(圖18a)aaaa。
           
          圖18:BGA佈線aaa。(頂部)傳統的自動佈線器aaaa。38個網絡沒有完成佈線aaa。(底部)任意角度的拓撲式自動佈線器aaaa。所有網絡都完成了佈線aaaaa。
           
          圖18:BGA佈線aaaa。(頂部)傳統的自動佈線器aaa。38個網絡沒有完成佈線aaa。(底部)任意角度的拓撲式自動佈線器aaa。所有網絡都完成了佈線aaaaa。
           
          真實PCB例子
          圖19顯示了一個真實PCB的例子aaa,工程師將信號層數從6層減少到了4層(與規格相比)aaa。另外aaa,工程師只花了半天時間就完成了這塊PCB的佈線aaaaa。
           
          圖19:一個真實PCB例子
          圖19:一個真實PCB例子aaaaa。
           
          小結
          本文介紹了加快和改進PCB佈線的一些方法aaa,並展示了一些真實印刷電路板的例子aaaaa。靈活的任意角度佈線和層中無優先方向佈線可以幫助你:
          1.縮短總的導線長度
          2.減小總的走線面積
          3.通過縮短導線長度和減少並行長度減少電磁串擾等級
          4.減少由於PCB材料的異質性引起的信號羣組或差分信號中的延時失配
          5.改善BGA元件的佈線質量
          6.通過構造Steiner樹改善網絡結構
          7.方便地修改網絡拓撲


          深圳宏力捷推薦服務:B6平台登录打樣 | B6娱乐打樣 | PCB打樣&批量生產 | PCBA代工代料


          馬上留言諮詢aaaa,工作人員將第一時間與您取得聯繫aaaa,請耐心等待!

          公司名稱:  *
          姓名:  *
          電話:  *
          郵箱:  *
          留言內容:
           
          B6娱乐 B6娱乐 B6平台登录 電路板製作 PCBA代工代料 B6平台登录 關於我們 聯繫我們 網站地圖 English