Dlaczego w taktowaniu PCB preferowane są kąty 45 stopni?

Zawsze się nad tym zastanawiałem: każda nowoczesna płytka drukowana jest poprowadzona co 45 stopni. Dlaczego branża tak bardzo to lubi? Czy routing pod dowolnym kątem nie zapewnia większej elastyczności?

Jedną możliwą do przyjęcia teorią byłoby to, że istniejące narzędzia obsługują jedynie przyrosty o 45 stopni i że nie ma dużej presji, aby się od tego odejść.

Ale po zbadaniu tego tematu w google natknąłem się na TopoR - Topologiczny router - który eliminuje przyrosty o 45 stopni, a według ich materiałów marketingowych robi znacznie lepszą pracę niż konkurenci o ograniczonym zakresie 45 stopni.

Co daje? Co zajęłoby ci osobiście rozpoczęcie wyznaczania dowolnych kątów? Czy chodzi o wsparcie w twoim ulubionym oprogramowaniu, czy są bardziej podstawowe powody?

Przykład trasy innej niż 45 stopni:

PS Zastanawiałem się tak samo nad rozmieszczeniem komponentów, ale okazuje się, że wiele maszyn Pick & Place jest zaprojektowanych tak, że nie mogą ustawiać pod dowolnymi kątami - co wydaje się dość uczciwe.

Zasadniczo sprowadza się to do tego, że oprogramowanie jest znacznie łatwiejsze do zaprojektowania pod kątem tylko 45 °.

Współczesne autoroutery są coraz lepsze, ale większość dostępnych narzędzi do PCB ma korzenie, które sięgają czasów DOS, a zatem istnieje ogromna presja, aby nie całkowicie przeprojektować interfejs układu PCB.

Ponadto wiele nowoczesnych pakietów EDA umożliwia „pchanie” grup śladów, przy czym autorouter wkracza, aby pozwolić jednemu śladowi na wymuszenie ruchu innych śladów, nawet podczas routingu ręcznego. Jest to również znacznie trudniejsze do wdrożenia, gdy nie jesteś ograniczony sztywnymi kątami 45 °.

Zobacz https://sourceforge.net/projects/liquidpcb/

Jest to pakiet CAD EDA, który pisałem, ale rozwój znacznie się spowolnił, kiedy miałem dzieci. W ogóle nie obsługuje prostych ścieżek. Wszystkie trasy swobodnie się kręcą i prowadzą najbardziej optymalne trasy do ich miejsc docelowych.

Wygląda bardziej schludnie i umożliwia umieszczenie większości utworów w danym obszarze. jest również lepszy dla ścieżek o kontrolowanej impedancji.

Nie sądzę, aby istniała tak silna preferencja dla kąta 45 stopni. Widziałem starą tablicę oscyloskopową Tektronix (a dokładniej Tek 2213) ze śladami, które wyglądają jak narysowane ręcznie :-)

To poprzedza wszelkie problemy z oprogramowaniem PCB i routingiem: Trzy główne powody, dla których podano nam zajęcia z inżynierii elektronicznej pod koniec lat 70. XX wieku:

1) Ostry zewnętrzny narożnik zakrętu może powodować problemy przy wyższych częstotliwościach, ponieważ punkty mogą działać jak mini anteny i emitować sygnały

2) Ponieważ zewnętrzny narożnik łuku 90 stopni jest cienkim punktem, można go łatwo wytrawić, jeśli czasy wytrawiania nie są bardzo dokładnie kontrolowane, a zatem wpływają na grubość śladu

3) 90-stopniowe narożniki wewnętrzne i zewnętrzne sprawiają, że obszar ten jest bardziej podatny na problemy, w których proces trawienia zjada się pod śladem.

Inną rzeczą do rozważenia jest to, że zmniejsza pliki Gerber. Pliki Gerber definiują serię linii (między innymi kształtami).

np. aby narysować prawdziwy okrąg w pliku Gerbera potrzeba setek (tysięcy?) linii. Ale narysowanie ośmiokąta zajmuje tylko osiem linii.

W przypadku własnych płytek drukowanych lubię zaokrąglone i zakrzywione ścieżki, bez problemów, o ile prowadzisz ręcznie.

W większości przemysłowych obwodów drukowanych jest to tradycja ze względu na ograniczenia wczesnego / obecnego oprogramowania do routingu.

Mniej ostre kąty = / * marginalnie * / lepsza jakość sygnału.

Głównym powodem jest to, że ułatwia zestaw problemów i może być łatwiej zaprojektowany. Istnieje kilka użytecznych właściwości, które zapewnia system 45/90 stopni. Głównym powodem, który powiem, jest to, że pozwala zachować pożądane odstępy siatki bez dużej kary.

Jeśli zaczniesz od punktu na siatce, każdy główny kierunek (w górę, w prawo, w dół, w lewo) dojdzie do sąsiedniego punktu siatki w odległości 1 jednostki. Dowolny kąt 45 stopni również dojdzie do sąsiedniego punktu, chociaż odległość będzie wynosić (sqrt 2) jednostki. Jeśli użyjesz kąta, takiego jak 30 lub 60 stopni, osiągniesz punkt środkowy między punktem siatki, co wymagałoby dokładniejszej siatki. Drobniejsza siatka wydłuża czas obliczeń dla oceny ścieżki i może utrudnić czystą optymalizację obwodu.

Oprogramowanie TopoR wykorzystuje zupełnie inny algorytm niż typowy router, co czyni go wyjątkowym. Projekty PCB, które TopoR sprawia, że ​​wyglądają podobnie do starych ręcznie rysowanych układów PCB z lat 60-tych i 70-tych.

Czytałem, że historycznie maszyny do produkcji płytek drukowanych miały tylko 90/45/0 ruchów, ale co najważniejsze, 45 stopni jest lepsze niż krzywe 90 stopni, ponieważ w czasach dolnych obroty 90 stopni były podatne na pogorszenie, więc bardziej prawdopodobne było, że 90 stopni kolej straciłaby miedź i zerwałaby połączenie ... więc przed oprogramowaniem, powodem sprzętowym ... chodzi o historię i dziedzictwo

Powodem jest to, że tradycyjnie (od lat 60.) maszyny do flashowania masek pracowały z ograniczonym zestawem żaluzji i lamp błyskowych, a także ustawione były kąty. Niektóre nie były w stanie wykonać precyzyjnego obrotu innego niż 45 °. To samo, oprogramowanie nie pozwoliło na nakładanie się lampy błyskowej innej niż 90 i 45 stopni, unikając flashowania niewłaściwych narożników. Cóż, i wygląda lepiej, dzięki czemu łatwiej jest wyśledzić problemy.