PCBルーティングで45度の角度を好むのはなぜですか？

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私はいつもこれを疑問に思っていました：すべての現代のPCBは45度の角度の増分でルーティングされます。業界がこれを好むのはなぜですか？アングルルーティングはより柔軟性を提供しませんか？

もっともらしい理論の1つは、既存のツールでは45度の増分しかサポートされておらず、これから離れるというプレッシャーはあまりないということです。

しかし、Googleでこのトピックを調査したところ、TopoR（トポロジカルルーター）に出くわしました。これは45度の増分をなくし、マーケティング資料によると、45度に制限された競合他社よりもかなり良い仕事をしています。

何が得られますか？個人的に任意の角度のルーティングを開始するには何が必要ですか？お気に入りのソフトウェアのサポートがすべてですか、それとも根本的な理由がありますか？

非45度ルーティングの例：代替テキスト

PSコンポーネントの配置についても同じことを考えましたが、多くのピックアンドプレースマシンは、任意の角度で配置できないように設計されていることがわかりました。

pcb routing eda

— ローマン・スターコフ
ソース

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最新のツールは任意の角度をサポートしているため、それが理由ではなくなりました。

— ブライアンカールトン

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補足として、45度のルーティングを使用する場合、八角形のビアを使用すると最大のクリアランスが得られますが、環状リングの銅領域をより多く維持できます。

— ケビンフェルメール

また、無料のgEDA PCBプログラムには、これだけでなくtoporouterがあることも指摘しておきます。同じことをしますが、45度の制限が取り除かれたためだとは思いません。

— ケビンフェルメール

@reemは8角形のビアを一度も見たことがなく、Google Imagesは役に立たない...リンクを投稿していただければ幸いです！また、gEDAに言及してくれてありがとう、とても有望に見えます。

— ローマンスターコフ

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「液体PCB」sourceforge.net/projects/liquidpcbは、多くの優美な曲線を含む興味深い外観のトレースを作成します。

— -davidcary

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基本的に、基本的には、ソフトウェアは45°の角度で設計する方がはるかに簡単であるという事実に要約されます。

最近のオートルーターは改善されていますが、利用可能なPCBツールのほとんどはDOS時代に遡るルーツを持っているため、PCBレイアウトインターフェイスを完全に再設計しないという非常に多くのレガシー圧力があります。

さらに、多くの最新のEDAパッケージでは、手動ルーティング中であっても、1つのトレースが他のトレースを強制的に移動できるように、オートルーターが介入して、トレースのグループを「プッシュ」できます。また、45°の厳密な角度に制限されていない場合、これは実装がはるかに困難です。

— コナーウルフ
ソース

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受け入れられました。記録として、TopoRは、標準のツールよりも優れたトレースグループをプッシュできると主張しています-私は試していませんが。私は、任意の角度のオートルーターをプログラムすることは難しいとあなたの主張をしますが、人々はもっと難しいことをしました...これに対する何らかの需要はありません（そしてなぜ私はまだ理由がわかりません：D）。

— ローマン・スターコフ

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また、私はTopoRデモを試してみましたが、非常に「アルファ」に感じます。インターフェイスは非常に不器用です。

— コナーウルフ

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なぜそれほど需要がないのか？EDAソフトウェア市場が小さいのはその理由です。

— コナーウルフ

直線セグメントは、円弧ラインセグメントと比較して、精度を損なうことなく計算する方が簡単です。これは、処理が制限されていた初期の頃は問題でしたが、現在ではそうではありません。誰もが45度の角度を使用しているため、誰もが45度の角度を使用し続けています。

— -Jeroen3

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https://sourceforge.net/projects/liquidpcb/を参照してください

これは私が書いていたEDA CADパッケージですが、子供がいると開発が大幅に遅くなりました。直線トラックはまったくサポートされていません。すべてのトラックは自由にカーブしており、目的地への最適なルートを取ります。

LiquidPCB

— ロケットマグネット
ソース

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注：liquidpcb.orgは、ドメインシーリングサービスを参照するデッドリンクです。

— センピー

@Daniel Grillo：修正してくれてありがとう。ドメイン名を失効させました。使用しなくなったためです。

— Rocketmagnet

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よりきれいに見え、ほとんどのトラックを特定の領域に配置できます。インピーダンスの制御されたトラックにも適しています。

— レオン・ヘラー
ソース

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これに追加するには、固定グリッドでルーティングを行うと、平行線が少なくとも1グリッドマーク離れます。それらが一緒に角を作る場合、45°の角度は、対角線上のこれらの2つのトラックの間に最大のスペースを与えます。さまざまな角度では、最小間隔を確保するためにこれらのトラックをより遠くに開始する必要があり、その結果、最適なルーティングよりも密度が低くなります。[密度が高いほど良いと言っているわけではありませんが、しばしば望ましいことに注意してください。]

— tyblu

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私は「45°の角度が最も...」と言い、「45°の角度は...角度が小さかった場合よりも多くのものを与える」と言うべきでした。

— tyblu

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@tyblu申し訳ありませんが、これはまったく意味がありません。まず、グリッドマークの対角線は1グリッドマーク離れていませんが、0.7グリッドマークしか離れていません。2番目に、より多くの角度がある場合は、より密なルーティングの機会が常にあります。特殊なケースとして45度のルーティングを完全に含む方法でルーティングすることにより、密にルーティングする可能性をどのようにして減らすことができますか？

— ローマンスターコフ

@romkyns、いくつかの誤解があります。一般的な設計原則に従って、45°未満の角に制限され、固定グリッドとxy方向に従います。水平からの移行を実現します。頂点へ固定グリッドで<45°を使用すると、45°よりも多くのスペースが使用されます。

— tyblu

@tyblu確かに、私の側には誤解がありました。これらの制約の下では、45度のジョイントが理にかなっていますが、それらは非常に人為的な制約のように見えます。私の質問は、「PCBの専門家はなぜこれらの人工的なx / y方向と固定グリッドの制約の下で動作するのか」と言い換えることができると思います。（しかし、私は答えを得たと思う：この業界ではレガシーソフトウェアが多すぎる）

— ローマン・スターコフ

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45度の角度に対するそのような強い選好が存在するとは思わない。古いテクトロニクスのオシロスコープ（正確にはTek 2213）のボードに、手描きのようなトレースが付いているのを見たことがあります:-)

ここに画像の説明を入力してください

— スビンセバスチャン
ソース

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トレースが手描きに見える理由は、トレースがあるためです。45°の優先事項は、コンピューター設計の回路基板でのみ一般的です。tekスコープはコンピューターのPCB設計よりも前のものであり、そのため実際にはレイアウトは手動で行われました（具体的にはテープを使用）。

— コナーウルフ

@ConnorWolf：そして、私たちはまだPCBツールについて不満を言っています;）CADなしでそのようなものを設計することはかなり印象的です。

— -Rev1.0

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これは、PCBソフトウェアとルーティングの問題よりも前のことです。1970年代後半に電子工学の授業で与えられた3つの主な理由は次のとおりです。

1）曲がり角の鋭い外側の角は、ポイントがミニアンテナとして機能し、信号を放射するため、より高い周波数で問題を引き起こす可能性があります。

2）90度ベンドの外側の角は薄い点であるため、エッチング時間があまり慎重に制御されておらず、トレースの厚さに影響する場合は、簡単にエッチングで除去できます。

3）内側と外側の角が90度であるため、エッチングプロセスがトレースの下で食べる問題の影響を受けやすくなります。

— リンカー3000
ソース

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私は45度が90度よりも優れていることを理解していますが、それがなぜ任意の角度や曲線よりも優先的に使用されるのかを尋ねることを意図していました。

— ローマン・スターコフ

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考慮すべきもう1つのことは、ガーバーファイルが小さくなることです。ガーバーファイルは、（他の形状の中でも）一連の線を定義します。

たとえば、ガーバーファイルに真円を描くには、数百（数千？）の線が必要です。しかし、八角形を描くには8行しかかかりません。

— エリック・コックス
ソース

4

小さいガーバーファイルが大きいファイルよりも優れているのはなぜですか？

— tyblu

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問題が古代のレガシーソフトウェアであることを強調する別の議論。@フェイク、ガーバーはアークを効率的に表現できるようになったのですか、それとも設計が数十MBであっても誰も気にしないという意味ですか？

— ローマンスターコフ

9

@ tyblu、1年または2年以上前のルーティングマシンの多くは、まだ9600ボーのシリアル回線を使用しています。私は、ガーバーファイルを富士ピックアンドプレースで使用される形式に変換するユーティリティを作成しました。マシンと外部の世界との唯一のリンクは9600ボーシリアルで、そこには独自のソフトウェアがインストールされたIrixベースのPCがありました。10MBのGerberは、設計と設計の間でロードするのに30分待たなければならないまでは、問題ないでしょう。

— エリックコックス

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10MB / 9.6kbpsは約2.5時間です。あなたの言ってる事がわかります！;）

— tyblu

2

もちろん、これはガーバーに影響するだけではありません。また、設計データベースにも影響します。2点間の直線を表すビットは、任意の曲線よりも少ないです。そして、より小さい設計データベースは、より応答性の高いツールを提供します。2層ボードでは違いが見えないかもしれませんが、16層PCマザーボードを設計している人はおそらく違いに気付くでしょう。

— 光子

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私自身のPCBについては、丸みを帯びた曲線のトラックが好きで、手動で配線している限り問題ありません。

ほとんどの産業用PCBでは、初期/現在のルーティングソフトウェアの制限による単なる伝統です。

鋭くない角度= / *わずかに* /より良い信号品質。

— バーズモンスター
ソース

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私は私のマザーボードを見て気に最後の時間は間近私はすべてのトレースは、すべてのコーナーに丸みたことに気づいたと思う

— ニック・Tを

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「わずかに優れた信号品質」とは言いません。高周波での操作には、レーザーでトリミングされた「丸め」のポイントまでの放射状のコーナーが必須です。

— マーク

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主な理由は、問題セットが簡単になり、設計が簡単になる可能性があるためです。45/90度システムが提供するいくつかの有用なプロパティがあります。私が言う主な理由は、大きなペナルティなしで希望のグリッド間隔を維持できることです。

グリッドのポイントから開始する場合、各基本方向（上、右、下、左）は1ユニットの隣接するグリッドポイントに到達します。45度の角度も隣接するポイントに到達しますが、距離は（平方2）単位になります。30度または60度などの角度を使用する場合、グリッドポイント間の中間点に到達するため、より細かいグリッドが必要になります。グリッドを細かくすると、パス評価の計算時間が長くなり、回路をきれいに最適化することが難しくなります。

TopoRソフトウェアは、典型的なルーターとは完全に異なるアルゴリズムを使用しているため、ユニークです。TopoRが作成するPCBデザインは、60年代から70年代の古い手描きのPCBレイアウトに似ています。

— W5VO
ソース

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しかし、「グリッド」の概念はXY設計の単なる成果物であるため、「グリッド間隔」は疑問を投げかけています。

— Markrages

そのように考えていませんでした。あなたは正しい

— W5VO

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グリッド上で物事を整列すると、5 milの間隔で5 milのトラックを使用する場合、コンポーネントの片側に14ミルのスペースがあり、反対側にトラックがあると便利な状況を回避できます。 7ミリのスペースがあり、5ミリのスペースもあります。レイアウトを整頓しながら効率的に物を動かすことができるツールがある場合は、コンポーネントといくつかのトラックを押し込んで14ミルのギャップを15ミルに広げることができますが、物をうまく動かせなければ簡単ですグリッドから始めて、そもそもそのような問題を避けてください。

— -supercat

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歴史的にPCB生産マシンには90/45/0の動きしかありませんでしたが、最も重要なことは、ドルの時代には90度の回転が悪化する傾向があったため、90度のカーブよりも45度の方が望ましいことでした。ターンは銅線を失い、接続を切断します...ソフトウェア、ハードウェアが理由になる前に...それはすべて歴史とレガシーについてです

— フランチェスコ
ソース

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その理由は、伝統的に（60年代から）マスクフラッシングマシンが限られたセットのブラインドとフラッシュで動作し、角度が固定されていたためです。45度以外の正確な回転ができないものもありました。同じように、ソフトウェアは90度と45度以外のフラッシュのオーバーラップを許可せず、間違ったコーナーのフラッシュを回避しました。まあ、見た目が良く、問題を追跡しやすくなっています。

— Asdf
ソース