背景

 

我wo們men首shou先xian來lai介jie紹shao一yi些xie術shu語yu。我wo們men將jiang任ren意yi角jiao度du布bu線xian定ding義yi為wei使shi用yong任ren意yi角jiao度du的de線xian段duan和he弧hu度du進jin行xing的de導dao線xian布bu線xian。它ta是shi一yi種zhong導dao線xian布bu線xian，但dan不bu限xian於yu隻zhi能neng使shi用yong90度和45度角度的線段。拓撲式布線是不粘附柵格和坐標的導線布線，不使用像基於形狀的布線器那樣的規則或不規則柵格。

讓(rang)我(wo)們(men)把(ba)術(shu)語(yu)靈(ling)活(huo)布(bu)線(xian)定(ding)義(yi)為(wei)沒(mei)有(you)形(xing)狀(zhuang)固(gu)定(ding)的(de)導(dao)線(xian)布(bu)線(xian)
，能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)實(shi)時(shi)導(dao)線(xian)形(xing)狀(zhuang)再(zai)計(ji)算(suan)實(shi)現(xian)下(xia)文(wen)的(de)轉(zhuan)變(bian)可(ke)能(neng)性(xing)。隻(zhi)有(you)來(lai)自(zi)障(zhang)礙(ai)物(wu)的(de)圓(yuan)弧(hu)和(he)它(ta)們(men)的(de)公(gong)切(qie)線(xian)被(bei)用(yong)來(lai)形(xing)成(cheng)走(zou)線(xian)形(xing)狀(zhuang)。（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。其中的綠色導線和紅線導線分別走在pcb模型的不同層上。藍色圓圈是過孔。紅色元件被高亮顯示。另外有一些紅色的圓形引腳。圖1a是隻使用線段和線段間夾角為90度的模型。圖1b是使用弧和任意角度的pcb模型。也許任意角度布線看起來很奇怪，但它確實有許多優勢。它的這種布線方式與半個世紀前工程師的手工布線方式非常類似。

 

圖1：兩種pcb模型的部分電路。頂圖：傳統設計版本。底圖：同樣的設計但采用了任意角度的布線。

 

圖2顯示了一家名為Digibarn的美國公司在1972年開發的完全手工布線的真實pcb。這是一塊基於Intel 8008的計算機內的pcb板。圖2所示的任意角度布線事實上與圖1b很相似。為何他們會使用任意角度的布線呢？因為這種布線方式有許多優勢。

 

圖2：1972年開發的一塊基於Intel 8008的計算機中的印刷電路板。（資源來源：DigiBarn計算機博物館）

 

任意角度布線的優勢

 

任意角度布線有許多優勢。首先，不使用線段間的角度可以節省pcb空間（多邊形所占的空間總是要大於內切圓）。

 

傳統的自動布線器在緊鄰元件之間隻能布3根線（見圖3中的左邊和中間）。而任意角度布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）

，見圖3右邊。

 

圖3：左邊和中間的圖：傳統自動布線器在緊鄰元件之間隻能布3根線。右圖：任意角度布線時的空間足以在相同路徑上布4根線而不違反DRC。

 

假設我們有一個正方式芯片，想把芯片引腳連接到另外兩列引腳（見圖4）。隻使用90度夾角要占很大的麵積（見圖4頂部）。

 

圖4：正方形芯片布線：（頂部）正交版圖布線要求很大的麵積；（中間）任意角度布線不僅有助於縮短導線長度，而且在確保滿足所有要求的同時占用更小的麵積；（底部）旋轉芯片可以提供更好的效果，占用麵積可以進一步縮小兩倍以上。

 

使用任意角度布線可以縮短芯片和其它引腳之間的距離（圖4中間），同時減小占用麵積。在本例中
，麵積從30平方厘米縮小到了23平方厘米。

 

任意角度旋轉芯片還可以提供更好的效果。在本例中
，麵積從23平方厘米縮小到了10平方厘米（圖4底部）。圖5顯示了一塊真實的pcb。帶旋轉芯片功能的任意角度布線是這種電路板的唯一布線方法。這不僅是一個理論，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）。

 

圖5：帶旋轉芯片功能的任意角度布線是給這種電路板布線的唯一方法。

 

圖6顯示了一個簡單pcb的例子。拓撲布線器結果如圖6a所示，而基於最佳形狀的自動布線器結果如圖6b所示。圖6c是實際pcb的(de)照(zhao)片(pian)。基(ji)於(yu)最(zui)佳(jia)形(xing)狀(zhuang)的(de)自(zi)動(dong)布(bu)線(xian)器(qi)無(wu)法(fa)完(wan)成(cheng)這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)布(bu)線(xian)，因(yin)為(wei)元(yuan)件(jian)被(bei)旋(xuan)轉(zhuan)成(cheng)任(ren)意(yi)角(jiao)度(du)放(fang)置(zhi)。你(ni)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)麵(mian)積(ji)
，如(ru)果(guo)不(bu)旋(xuan)轉(zhuan)元(yuan)件(jian)，設(she)備(bei)必(bi)須(xu)做(zuo)得(de)更(geng)大(da)。

 

圖6：pcb布線例子：（a）拓撲式自動布線器（完成了100％導線的布線）


；（b）基於最佳形狀的自動布線器（完成了56．3％的導線布線）；（c）實際pcb。

 

 

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