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

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:

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.

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 °.

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.

Parece mais organizado e permite que mais faixas sejam colocadas em uma determinada área. também é melhor para faixas de impedância controlada.

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 :-)

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.

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.

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.

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.

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

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.