Por que existe uma preferência tão forte por ângulos de 45 graus no roteamento de PCB?

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Eu sempre me perguntei isso: cada PCB moderna é roteada em incrementos de ângulo de 45 graus. Por que a indústria prefere tanto isso? O roteamento em qualquer ângulo não oferece mais flexibilidade?

Uma teoria plausível seria que as ferramentas existentes suportam apenas incrementos de 45 graus e que não há muita pressão para se afastar disso.

Mas, tendo acabado de pesquisar esse tópico no google, me deparei com o TopoR - Roteador Topológico - que elimina os incrementos de 45 graus e, de acordo com seus materiais de marketing, ele faz um trabalho consideravelmente melhor do que os concorrentes limitados a 45 graus.

O que da? O que seria necessário para você começar a rotear ângulos arbitrários? Tem tudo a ver com suporte no seu software favorito ou há razões mais fundamentais?

Exemplo de roteamento que não seja de 45 graus: texto alternativo

PS Também me perguntei o mesmo sobre a colocação de componentes, mas acontece que muitas máquinas pick & place são projetadas de forma que não podem ser colocadas em ângulos arbitrários - o que parece justo o suficiente.

Roman Starkov
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As ferramentas modernas suportam ângulos arbitrários, então esse não é mais o motivo.
Brian Carlton
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Como observação lateral, ao usar o roteamento de 45 graus, as vias octogonais fornecerão a maior folga, mantendo mais área de cobre no anel anular.
Kevin Vermeer
Eu também apontaria que o programa gEDA PCB gratuito tem um toporouter - não apenas este. Faz o mesmo, e não acho que seja devido à remoção da limitação de 45 graus.
Kevin Vermeer
@reem nunca viu uma via octogonal e o Google Images não está sendo útil ... se você postar um link, ficarei grato! Também obrigado por mencionar o GEDA, parece muito promissor.
Roman Starkov
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O "PCB líquido" sourceforge.net/projects/liquidpcb faz alguns traços de aparência interessante com muitas curvas graciosas.
Davidcary

Respostas:

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Fundamentalmente, tudo se resume ao fato de que o software é muito mais fácil de projetar com apenas ângulos de 45 °.

Os autoresouters modernos estão melhorando, mas a maioria das ferramentas PCB disponíveis tem raízes que remontam aos dias do DOS e, portanto, há uma enorme pressão legada para não redesenhar completamente a interface de layout do PCB.

Além disso, muitos pacotes EDA modernos permitem "empurrar" grupos de rastreios, com o autorouter entrando para permitir que um rastreio force outros rastreios a se moverem, mesmo durante o roteamento manual. Isso também é muito mais difícil de implementar quando você não está confinado a ângulos rígidos de 45 °.

Connor Wolf
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Aceitaram. Para constar, o TopoR alega ser capaz de enviar grupos de rastreamentos melhor do que as ferramentas padrão - embora eu não tenha tentado. Entendo que é mais difícil programar autorouters de ângulo arbitrários, mas as pessoas fizeram coisas muito mais difíceis ... simplesmente não há demanda suficiente para isso de alguma forma (e eu ainda não sei por que: D).
Roman Starkov
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Além disso, eu tentei a demo TopoR e me parece muito "alfa". A interface é muito desajeitada.
Connor Wolf
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Por que não há muita demanda? O mercado de software da EDA é pequeno, por isso.
Connor Wolf
Segmentos de linha reta são muito mais fáceis de calcular sem perda de precisão em comparação com segmentos de linha de arco. Isso costumava ser um problema nos primeiros dias, quando o processamento era limitado, mas agora não é. Todo mundo continua usando ângulos de 45 graus, porque todo mundo usa ângulos de 45 graus.
Jeroen3
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Consulte https://sourceforge.net/projects/liquidpcb/

É um pacote CAD da EDA que eu estava escrevendo, mas o desenvolvimento diminuiu muito quando eu tive filhos. Não suporta faixas retas. Todas as faixas são curvadas livremente e seguem as rotas mais ideais para seus destinos.

LiquidPCB

Rocketmagnet
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NOTA: liquidpcb.org é um link morto que se refere a um serviço de seleção de domínio.
Sempie 06/04
@ Daniel Grillo: Obrigado pela correção. Eu deixei o nome de domínio caducar, porque eu não estava mais usando.
Rocketmagnet
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Parece mais organizado e permite que mais faixas sejam colocadas em uma determinada área. também é melhor para faixas de impedância controlada.

Leon Heller
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Para adicionar a isso: ao fazer o roteamento em uma grade fixa, as linhas paralelas estarão a pelo menos uma marca de grade. Se eles fizerem um canto juntos, um ângulo de 45 ° oferece mais espaço entre essas duas faixas na diagonal. Ângulos diferentes podem exigir que essas faixas se afastem mais para garantir espaçamento mínimo, resultando em roteamento menos denso do que o ideal. [Note que não estou dizendo que mais denso é melhor, mas geralmente desejável.] #
Tyblu
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Eu disse "um ângulo de 45 ° dá o máximo ..." e deveria ter dito "um ângulo de 45 ° dá mais ... do que se o ângulo fosse menor".
tyblu
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@tyblu Me desculpe, mas isso não faz nenhum sentido. Em primeiro lugar, as linhas diagonais nas marcas de grade NÃO estão espaçadas a 1 marca de grade, mas apenas a 0,7 marca de distância e, em segundo lugar, se você tiver mais ângulos, SEMPRE terá mais oportunidades para roteamento mais denso. Como você pode ter menos chance de rotear densamente roteando de uma maneira que contenha inteiramente um roteamento de 45 graus como um caso especial?
Roman Starkov
@romkyns, existem alguns mal-entendidos. Seguindo princípios comuns de projeto, você está limitado a cantos <45 °, segue uma grade fixa e uma orientação xy. Conseguir transições do horiz. vert. usar <45 ° em uma grade fixa usa mais espaço que 45 °.
tyblu
@tyblu Certo, de fato, houve um mal-entendido da minha parte. Sob essas restrições, uma junta de 45 graus faz sentido, mas essas parecem-me restrições muito artificiais. Acho que minha pergunta poderia ser reformulada para "por que os profissionais de PCB ainda operam sob essas restrições artificiais de orientação x / y e uma grade fixa?" (Acho que recebi minha resposta: excesso de software legado nesse setor) #
Roman Starkov
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Eu não acho que exista uma preferência tão forte por um ângulo de 45 graus. Eu vi um velho osciloscópio Tektronix (Tek 2213 para ser mais preciso) com traços que parecem desenhados à mão :-)

insira a descrição da imagem aqui

Subin Sebastian
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A razão pela qual os traços parecem desenhados à mão é porque são. A preferência de 45 ° é comum apenas em placas de circuito impresso por computador . Seu escopo tek é anterior ao design da placa de circuito impresso do computador e, como tal, o layout foi feito manualmente (com fita, para ser específico).
Connor Lobo
@ConnorWolf: E ainda reclamamos de nossas ferramentas de PCB;) Projetar algo assim sem o CAD é bastante impressionante.
Rev1.0
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Isso antecede qualquer problema com o software e o roteamento de PCB: Os três principais motivos que nos foram dados nas aulas de engenharia eletrônica no final da década de 1970 foram:

1) O canto externo agudo da curva pode causar problemas em frequências mais altas, pois os pontos podem atuar como mini antenas e irradiar os sinais

2) Como o canto externo de uma dobra de 90 graus é um ponto fino, ele pode ser facilmente gravado se os tempos de gravação não forem controlados com muito cuidado e afetarem a espessura do traço

3) Os cantos interno e externo de 90 graus tornam essa área mais suscetível a problemas nos quais o processo de gravação fica embaixo do traço.

Linker3000
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Entendo que 45 graus é melhor que 90 graus, mas quis perguntar por que ainda é usado em preferência a ângulos e curvas arbitrários.
Roman Starkov
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Outra coisa a considerar é que ele torna os arquivos Gerber menores. Os arquivos Gerber definem uma série de linhas (entre outras formas).

Por exemplo, desenhar um círculo verdadeiro em um arquivo Gerber leva centenas (milhares?) de linhas. Mas desenhar um octógono leva apenas oito linhas.

Eric Cox
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4
Por que os arquivos gerber menores são melhores que os maiores?
tyblu
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Outro argumento destacando que o problema é o antigo software herdado. @ Fake, você quer dizer que o Gerbers agora pode representar arcos com eficiência ou que ninguém se importa se o design tiver algumas dezenas de MB?
Roman Starkov
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@tyblu, Muitas das máquinas de roteamento com mais de um ano ou dois ainda usam linhas seriais de 9600 baud. Eu escrevi um utilitário que converteu arquivos Gerber em um formato usado em um Fuji pick-n-place que ainda está em uso na minha antiga empresa e em várias outras. O único link da máquina para o mundo exterior era o serial de 9600 bauds, no qual estava instalado um PC baseado em Irix com algum software proprietário. Acho que um Gerber de 10 MB é bom para você, até que você precise sentar e esperar meia hora para carregar entre os designs.
Eric Cox
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10 MB / 9,6 kbps é de cerca de 2,5 horas; Entendo o seu ponto! ;)
tyblu
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Claro que isso não afeta apenas os Gerbers. Também afeta o banco de dados de design. São necessários menos bits para representar uma linha reta entre dois pontos do que uma curva arbitrária. E um banco de dados de design menor fornecerá uma ferramenta mais responsiva. Você pode não ver a diferença em uma placa de duas camadas, mas o cara que cria uma placa-mãe para PC de 16 camadas provavelmente notará a diferença.
O Photon
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Para meus PCBs, gosto de faixas arredondadas e curvas, sem problemas, desde que você esteja roteando manualmente.

Na maioria dos PCBs industriais, é apenas uma tradição devido a limitações no software de roteamento antecipado / atual.

Ângulos menos nítidos = / * marginalmente * / melhor qualidade de sinal.

BarsMonster
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A última vez que me preocupei em olhar para a minha placa-mãe de perto, acho que notei que todos os traços estavam espalhados em todos os cantos
Nick T
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eu não diria "qualidade de sinal marginalmente melhor". Os cantos arredondados até o ponto do "arredondamento" aparado a laser podem ser obrigatórios para operação em alta frequência.
Mark
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O principal motivo é que facilita um conjunto de problemas e pode ser mais fácil de projetar. Existem algumas propriedades úteis que um sistema de 45/90 graus fornece. A principal razão pela qual direi é que permite manter o espaçamento desejado da grade sem grandes penalidades.

Se você começar de um ponto em uma grade, cada direção cardinal (para cima, direita, baixo, esquerda) chegará a um ponto de grade adjacente em 1 unidade. Qualquer ângulo de 45 graus também chegará a um ponto adjacente, embora a distância seja (sqrt 2) unidades. Se você usasse um ângulo de 30 ou 60 graus, chegaria a um ponto médio entre um ponto da grade, o que exigiria uma grade mais fina. Uma grade mais fina aumenta o tempo de computação para avaliação do caminho e pode dificultar a otimização limpa do circuito.

O software TopoR usa um algoritmo completamente diferente do roteador típico, o que o torna único. Os projetos de PCBs que o TopoR faz parecem semelhantes aos antigos layouts de PCB desenhados à mão dos anos 60-70.

W5VO
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Mas o "espaçamento da grade" está apenas implorando a pergunta, pois o conceito de "grade" é apenas um artefato do design XY.
markrages
Não tinha pensado dessa maneira. Você está certo
W5VO
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O alinhamento de itens em uma grade ajuda a evitar situações em que, ao usar, por exemplo, faixas de 5 mil com espaçamento de 5 mil, acaba havendo um espaço de 14 mil em um lado de um componente, onde seria útil ter uma faixa, enquanto no outro lado há um espaço de 7 mil que poderia muito bem ser um espaço de 5 mil. Se alguém possui ferramentas que podem mover as coisas de maneira eficiente, mantendo um layout arrumado, pode-se simplesmente empurrar o componente e algumas faixas para expandir o espaço de 14 mil a 15 mils, mas se não é possível mover as coisas tão bem, é mais fácil comece com uma grade e evite esses problemas em primeiro lugar.
Supercat
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Eu li que historicamente as máquinas de produção de PCB tinham apenas movimentos 90/45/0, mas o mais importante é que 45 graus são preferíveis a curvas de 90 graus, porque nos tempos de dol 90 voltas de 90 graus eram propensas a deterioração, por isso era mais provável que 90 graus a curva perderia o cobre e quebraria a conexão ... então, antes do software, da razão do hardware ... é tudo uma questão de história e legado

Francesco
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O motivo é que tradicionalmente (a partir dos anos 60) as máquinas de piscar de máscara estavam trabalhando com um conjunto limitado de cortinas e flashes, assim como os ângulos eram fixos. Alguns não foram capazes de fazer rotação precisa além de 45 graus. Da mesma forma, o software não permitiu sobreposição de flash além de 90 e 45 graus, evitando piscar cantos errados. Bem, e parece melhor, facilitando a localização de problemas.

Asdf
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