加速和改進PCB佈線

2021-08-20 12:40:17 字數 1975 閱讀 7209

將任意角度

佈線定義為使用任意角度的線段和弧度進行的導線佈線。它是一種導線佈線,但不限於只能使用90度和45度角度的線段。拓撲式佈線是不粘附柵格和座標的導線佈線,不使用像基於形狀的佈線器那樣的規則或不規則柵格。讓我們把術語靈活佈線定義為沒有形狀固定的導線佈線,能夠通過實時導線形狀再計算實現下文的轉變可能性。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。(障礙物包括引腳、銅箔、禁布區、過孔和其它物體)

任意角度佈線的優勢

任意角度佈線有許多優勢。首先,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)。

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)。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)。

電磁干擾(emi)

如果沒有並行導線段,版圖效能將得到很大的提公升,因為並行導線段經常是串擾的**。隨著並行導線長度的增長,串擾等級將呈線性增加。當並行導線之間的間距增加時,串擾則呈二次方減小。如果導線段之間有個夾角,那麼當這個夾角增加時,串擾等級將下降。這時的串擾不取決於導線長度,僅受限於夾角值。因此任意角度佈線有助於減小總的導線長度,並顯著減少電磁干擾。

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。佈線器會自動計算導線的最佳形狀(考慮必要的安全間隙)。因此靈活佈線可以極大地減少編輯拓撲所需的時間,很好地支援因為要滿足限制條件而做的多次重新佈線。

在自動移動過程中,導線分支點和過孔被調整到最佳位置。

在大多數計算機輔助設計(cad)系統中,佈線互連問題被簡化為在焊盤、禁布區和已佈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。當找到一條路徑時,它就被固定下來,並成為迷宮的一部分。順序佈線的缺點是佈線結果可能與佈線的順序有關。

當拓撲質量仍然離完美很遠時,在區域性很小的區域將發生「被困住」的問題。但不管你重新佈線哪根導線,都無法改善佈線的質量。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。

這時應用打彎消除過程就很有用了。導線打彎是指某條網路中的導線想要接入某個物體時必須圍著另一條網路上的物體四周行走的現象。重新佈線一條導線並不能糾正這種現象。在steiner樹中,所有連線都必須以線段方式連線到頂點(終點和新增點)。在每個新增頂點的頂部,三個線段必須匯聚在一起,終點的線段不得超過3個。集中到頂點的線段之間的夾角不得小於120度。構造具有這些充足條件效能的steiner不是很困難,但沒有必要是最小的。

在實際通訊設計中,必須考慮到存在不同種類的障礙物。它們會限制使用兩種演算法構造最小生成樹的能力和使用幾何方法構造steiner樹的能力。

建議從任意乙個終結頂點開始。如果有超過乙個的相鄰終結頂點,你應該選擇乙個允許你繼續使用第二個頂點的那個頂點。這是由角度決定的。

這裡的主要機制是一種基於力的演算法,它會計算作用在新增頂點上的力,並反覆移動它們到乙個平衡點(力的幅度和方向取決於鄰近分支點的導線)。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,可以再增加乙個分支點,然後使用力學演算法優化頂點的位置。

值得注意的是,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,結果會更糟。在新加乙個節點之後,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,要檢查最小的四引腳網路。

2.如果四引腳網路不是最小的,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)。

3.連線終點(虛擬終點)到最近的新增頂點的線段被連線終點(虛擬終點)到遠處的新增頂點的線段所代替。

4.使用力學演算法優化頂點的位置

其它優勢

任何角度靈活佈線還有其它一些有趣的優勢。例如,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,你可以建立並行的蛇形線。這種佈線方式能夠更好的利用空間,最大限度地減小反覆次數,並且允許靈活地使用容差。如果有兩條蛇形線相互交織在一起,自動佈線器會減小其中一條或同時減小兩條的長度,具體取決於規則優先順序。

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