Pourquoi existe-t-il une telle préférence pour les angles à 45 degrés dans le routage des cartes?

66

Je me suis toujours demandé ce qui suit: chaque circuit imprimé moderne est acheminé par incréments de 45 degrés. Pourquoi l'industrie préfère-t-elle autant cela? Le routage à tous les angles n'offre-t-il pas plus de flexibilité?

Une théorie plausible serait que les outils existants ne prennent en charge que les incréments de 45 degrés et qu'il n'y a pas beaucoup de pression pour s'éloigner de cela.

Mais juste après avoir étudié ce sujet sur google, je suis tombé sur TopoR - Topological Router - qui supprime les incréments de 45 degrés. Selon leurs supports marketing, il fait un travail bien meilleur que ses concurrents limités à 45 degrés.

Ce qui donne? Que faudrait-il pour que vous commenciez personnellement à router des angles arbitraires? S'agit-il de support dans votre logiciel préféré ou y a-t-il des raisons plus fondamentales?

Exemple de routage à 45 degrés: texte alternatif

PS Je me demandais aussi la même chose à propos du placement des composants, mais il s'avère que beaucoup de machines pick & place sont conçues de manière à ne pas pouvoir être placées à des angles arbitraires, ce qui semble assez juste.

pcb routing eda

— Roman Starkov
source

1

Les outils modernes supportent des angles arbitraires, ce n'est donc plus la raison.

— Brian Carlton

9

En guise de remarque, lorsque vous utilisez un routage à 45 degrés, les vias octogonaux vous donneront le plus grand dégagement tout en maintenant plus de surface en cuivre sur la bague annulaire.

— Kevin Vermeer

Je tiens également à souligner que le programme gratuit gEDA PCB a un meilleur routeur - pas seulement celui-ci. Fait la même chose, et je ne pense pas que cela soit dû à la suppression de la limite de 45 degrés.

— Kevin Vermeer

@reem n'a jamais vu de moyen octogonal, et Google Images n'est pas utile ... si vous publiez un lien, je vous en serai reconnaissant! Merci également d'avoir mentionné gEDA, cela semble très prometteur.

— Roman Starkov

6

"Liquid PCB" sourceforge.net/projects/liquidpcb crée des traces intéressantes avec beaucoup de courbes gracieuses.

— Davidcary

33

Fondamentalement, le logiciel est bien plus facile à concevoir avec des angles de seulement 45 °.

Les routeurs automatiques modernes s'améliorent, mais la plupart des outils de PCB disponibles ont des racines qui remontent à l'époque de la DOS, et il y a donc une énorme pression héritée pour ne pas repenser complètement l'interface de présentation de PCB.

En outre, de nombreux packages EDA modernes vous permettent de "pousser" des groupes de traces, l’autorouteur s’interposant pour permettre à une trace de forcer le déplacement d’autres traces, même pendant le routage manuel. Ceci est également beaucoup plus difficile à mettre en œuvre lorsque vous n'êtes pas confiné à des angles rigides à 45 °.

— Connor Wolf
source

1

Accepté. Pour la petite histoire, TopoR prétend pouvoir pousser des groupes de traces mieux que les outils standard, bien que je n’ai pas essayé moi-même. Je comprends votre point de vue qu'il est plus difficile de programmer des autoroutiers à angle arbitraire, mais les gens ont fait des choses beaucoup plus difficiles ... il n'y a tout simplement pas assez de demande pour cela (et je ne sais toujours pas pourquoi: D).

— Roman Starkov

1

De plus, j'ai essayé la démo TopoR, et ça me semble très "alpha". L'interface est très maladroite.

— Connor Wolf

2

Quant à pourquoi il n'y a pas beaucoup de demande? Pourquoi le marché des logiciels EDA est-il minuscule ?

— Connor Wolf

Les segments de droite sont bien plus faciles à calculer sans perte de précision par rapport aux segments de ligne d'arc. Auparavant, c'était un problème lorsque le traitement était limité, mais ce n'est plus le cas maintenant. Tout le monde continue à utiliser des angles de 45 degrés car tout le monde utilise des angles de 45 degrés.

— Jeroen3

19

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

J'écrivais un logiciel de CAO pour l'EDA, mais le développement a beaucoup ralenti lorsque j'ai eu des enfants. Il ne supporte pas les pistes droites du tout. Toutes les pistes courbent librement et empruntent les itinéraires les plus optimaux vers leurs destinations.

LiquidPCB

— Rocketmagnet
source

1

REMARQUE: liquidpcb.org est un lien mort qui fait référence à un service de sélection de domaine.

— Sempie

@ Daniel Grillo: Merci pour le correctif. J'ai laissé le nom de domaine expirer, car je ne l'utilisais plus.

— Rocketmagnet

14

Il semble plus propre et permet de placer le plus grand nombre de pistes dans une zone donnée. c'est aussi mieux pour les pistes à impédance contrôlée.

— Leon Heller
source

7

Pour ajouter à cela: comme vous faites votre routage sur une grille fixe, les lignes parallèles seront éloignées d'au moins 1 grille. S'ils forment un coin ensemble, un angle de 45 ° donne le plus grand espace entre ces deux pistes sur la diagonale. Des angles différents peuvent nécessiter que ces pistes commencent plus éloignées les unes des autres pour assurer un espacement minimal, ce qui permet un acheminement moins dense qu'optimal. [Notez que je ne dis pas que plus dense c'est mieux, mais souvent souhaitable.]

— tyblu

2

J'ai dit "un angle de 45 ° donne le plus ..." et j'aurais dû dire "un angle de 45 ° donne plus ... que si l'angle était inférieur."

— Tyblu

5

@tyblu Je suis désolé mais cela n'a aucun sens. Premièrement, les lignes diagonales sur les repères de grille ne sont PAS espacées d'une grille mais à seulement 0,7 grille, et deuxièmement, si vous avez plus d'angles, vous avez TOUJOURS plus de chances d'obtenir un routage plus dense. Comment pouvez-vous éventuellement avoir moins de chances de réaliser un routage dense en routant d'une manière qui contienne entièrement un routage à 45 degrés comme cas particulier?

— Roman Starkov

@romkyns, il y a quelques malentendus. En suivant les principes de conception courants, vous êtes limité à des angles <45 °, suivez une grille fixe et une orientation xy. Réaliser des transitions d’horizons. à vert. utiliser <45 ° sur une grille fixe utilise plus d'espace que 45 °.

— Tyblu

@tyblu Oui, en effet, il y avait un malentendu de ma part. Sous ces contraintes, un joint à 45 degrés a du sens, mais cela me semble être des contraintes très artificielles. Je suppose que ma question pourrait ensuite être reformulée comme suit: "Pourquoi les professionnels des PCB sont-ils toujours soumis à ces contraintes artificielles d’orientation x / y et à une grille fixe?" (Je pense avoir ma réponse cependant: trop de logiciels existants dans cette industrie)

— Roman Starkov

14

Je ne pense pas qu'il existe une préférence aussi forte pour un angle de 45 degrés. J'ai vu une vieille carte oscilloscope Tektronix (Tek 2213 pour être précis) avec des traces qui ressemblent à dessinées à la main :-)

entrez la description de l'image ici

— Subin Sebastian
source

26

La raison pour laquelle les traces semblent dessinées à la main est qu’elles le sont. La préférence de 45 ° n’est commune que sur les cartes de circuits imprimés conçues par ordinateur . Votre portée tek est antérieure à la conception du circuit imprimé de l'ordinateur et, en tant que telle, la présentation a bien été réalisée manuellement (avec du ruban adhésif, pour être spécifique).

— Connor Wolf

@ConnorWolf: Et nous nous plaignons toujours de nos outils pour circuits imprimés;) Concevoir quelque chose comme ça sans CAO est assez impressionnant.

— Rev1.0

13

Cela est antérieur à tous les problèmes liés au logiciel et au routage des PCB: Les trois principales raisons pour lesquelles nous avons été formés aux cours de génie électronique à la fin des années 1970 étaient les suivantes:

1) Le coin extérieur pointu du virage peut causer des problèmes à des fréquences plus élevées car les points peuvent servir de mini-antennes et émettre des signaux.

2) Étant donné que le coin extérieur d’une courbure à 90 degrés est un point fin, il peut être gravé facilement si les temps de gravure ne sont pas très soigneusement contrôlés et affectent ainsi l’épaisseur du tracé.

3) Les angles intérieur et extérieur de 90 degrés rendent cette zone plus vulnérable aux problèmes où le processus de gravure mange sous la trace.

— Linker3000
source

4

Je comprends que 45 degrés valent mieux que 90 degrés, mais je voulais demander pourquoi il est toujours utilisé de préférence aux angles et aux courbes arbitraires.

— Roman Starkov

10

Une autre chose à considérer est que cela rend les fichiers Gerber plus petits. Les fichiers Gerber définissent une série de lignes (entre autres formes).

Par exemple, dessiner un vrai cercle dans un fichier Gerber nécessite des centaines (des milliers?) de lignes. Mais dessiner un octogone ne prend que huit lignes.

— Eric Cox
source

4

Pourquoi les fichiers gerber plus petits sont-ils meilleurs que les plus gros?

— Tyblu

2

Un autre argument soulignant que le problème est un ancien logiciel hérité. @ Fake, voulez-vous dire que Gerbers peut désormais représenter les arcs de manière efficace, ou que personne ne se soucie de savoir si la conception ne prend que quelques dizaines de Mo?

— Roman Starkov

9

@tyblu, la plupart des routeurs de plus d'un an ou deux utilisent encore des lignes série à 9600 bauds. J'ai écrit un utilitaire qui convertissait les fichiers Gerber en un format utilisé dans un pick-n-place Fuji encore utilisé par mon ancienne société et par plusieurs autres. Le seul lien de la machine avec le monde extérieur était une connexion série à 9600 bauds, sur laquelle reposait un PC basé sur Irix avec un logiciel propriétaire. Je suppose qu’un Gerber de 10 Mo vous convient, jusqu’à ce que c’est vous qui devez vous asseoir et attendre une demi-heure pour le charger entre les dessins.

— Eric Cox

5

10 Mo / 9,6 kbps correspond à environ 2,5 heures; Je vois ce que tu veux dire! ;)

— mardi

2

Bien sûr, cela n’affecte pas que les Gerber. Cela affecte également la base de données de conception. Il faut moins de bits pour représenter une ligne droite entre deux points qu'une courbe arbitraire. Et une base de données de conception plus petite donnera un outil plus réactif. Vous ne verrez peut-être pas la différence sur une carte à 2 couches, mais le concepteur d’une carte mère PC à 16 couches remarquera probablement la différence.

— Le Photon

8

Pour mes propres circuits, j'aime les pistes arrondies et incurvées, aucun problème là-bas tant que vous acheminez manuellement.

Dans la plupart des circuits imprimés industriels, il s’agit simplement d’une tradition en raison des limitations imposées aux logiciels de routage anciens / actuels.

Moins d'angles nets = / * marginalement * / meilleure qualité de signal.

— BarsMonster
source

3

La dernière fois que j'ai pris la peine de regarder ma carte mère de près, je pense avoir remarqué que toutes les traces avaient été rayées à tous les coins

— Nick T

9

Je ne dirais pas "une qualité de signal légèrement supérieure". Les angles arrondis au point d'arrondi ajusté au laser peuvent être obligatoires pour un fonctionnement à haute fréquence.

— Marc

6

La raison principale en est que cela facilite la résolution du problème et peut être plus facile à concevoir. Un système à 45/90 degrés offre certaines propriétés utiles. La raison principale que je vais vous expliquer est que cela vous permet de conserver l’espacement de grille souhaité sans pénalité.

Si vous partez d'un point d'une grille, chaque direction cardinale (haut, droite, bas, gauche) arrivera à un point de grille adjacent à 1 unité. Tout angle de 45 degrés arrivera également à un point adjacent, bien que la distance soit de (sqrt 2) unités. Si vous utilisiez un angle tel que 30 ou 60 degrés, vous arriveriez à un point milieu entre un point de la grille, ce qui vous obligerait à avoir une grille plus fine. Une grille plus fine augmente le temps de calcul pour l'évaluation du chemin et peut rendre plus difficile l'optimisation propre du circuit.

Le logiciel TopoR utilise un algorithme complètement différent du routeur typique, ce qui le rend unique. Les conceptions de circuits imprimés que TopoR propose ressemblent aux anciennes mises en page dessinées à la main des circuits imprimés des années 1960-1970.

— W5VO
source

5

Mais "l'espacement de la grille" ne fait que poser la question, car le concept de "grille" n'est qu'un artefact de la conception XY.

— markrages

Je n'y avais pas pensé de cette façon. Vous avez raison

— W5VO

1

L'alignement d'éléments sur une grille permet d'éviter les situations où, par exemple, lorsque vous utilisez des pistes de 5 mils avec un espacement de 5 mils, vous obtenez un espace de 14 mils d'un côté d'un composant où il serait utile d'avoir une piste, tandis que de l'autre côté. il y a un espace de 7 mil qui pourrait tout aussi bien être un espace de 5 mil. Si vous disposez d’outils capables de déplacer efficacement les éléments tout en gardant une mise en page propre, vous pouvez simplement déplacer le composant et certaines pistes pour augmenter l’écart de 14 mils à 15 mils, mais si vous ne pouvez pas déplacer les objets aussi bien, il est plus facile de Commencez avec une grille et évitez ces problèmes en premier lieu.

— Supercat

1

J’ai lu qu’historiquement, les machines de production de PCB n’avaient que des mouvements à 90/45/0, mais le plus important est que les courbes à 45 degrés sont préférables aux courbes à 90 degrés à son tour, perdrait du cuivre et romprait la connexion ... alors, avant les logiciels, la raison matérielle ... tout est une question d’histoire et d’héritage

— Francesco
source

1

La raison en est que, traditionnellement (à partir des années 60), les machines à masquer les masques fonctionnaient avec un nombre limité d’aveugles et de flashs, ainsi que les angles fixes. Certains n'étaient pas capables de faire une rotation précise autre que 45 degrés. De même, le logiciel ne permettait pas de chevauchement de la mémoire flash autre que 90 et 45 degrés, évitant de clignoter dans les mauvais angles. Eh bien, et ça a l'air mieux, ce qui facilite la recherche de problèmes.

— Asdf
source