Routing a qualsiasi angolo: quando usarlo?

Gli strumenti EDA hanno fatto molta strada dall'avvento dei personal computer. Oggigiorno, le funzionalità di routing avanzato come il routing automatico, il routing interattivo, la regolazione della lunghezza e lo scambio di pin migliorano la produttività dei designer, soprattutto se si considera l'aumento della densità delle periferiche e delle piste. Con gli strumenti di layout e routing standard, generalmente ci si limita ad angoli di 45 o 90 gradi, tuttavia, i software di progettazione PCB più avanzati consentono di ottenere qualsiasi angolazione desiderata.

Quindi, quale tipologia di routing usare e quali sono i vantaggi del routing a qualsiasi angolo? Come accade spesso nel campo della progettazione, passare dalle geometrie di pista standard al routing a qualsiasi angolo comporta alcuni compromessi, inoltre, occorre tenere presente che questo tipo di tecnica è molto adatto per alcuni tipi progetti e meno per altri. Ci auguriamo che i consigli qui forniti possano essere d'aiuto per decidere se utilizzare o meno il routing a qualsiasi angolo nel prossimo PCB.

Che cos’è il routing a qualsiasi angolo?

Come suggerisce il nome stesso, il routing a qualsiasi angolo permette ai designer di indirizzare una pista in qualsiasi angolazione desiderata, consentendo il routing anche su curvature complicate. Gli strumenti di routing interattivo nei software di progettazione PCB di alta qualità includono una funzionalità che consente di definire un arco per eseguire il routing di una curva o semplicemente per trascinare l'endpoint di una pista lungo la direzione desiderata. Ciò elimina il vincolo condizionale in base al quale le piste devono essere indirizzate ad angoli di 45 gradi e retti.

Sebbene aiuti a mantenere le piste organizzate e visivamente gradevoli, il routing ad angoli di 45 e 90 gradi non è l'unico modo per indirizzare i segnali. Il vantaggio principale del routing a qualsiasi angolo è la capacità di ridurre i mismatch di lunghezza tra i gruppi di piste a estremità singola, consentendo di risparmiare spazio sulla scheda e di ridurre il livello di sinuosità delle piste necessario affinché le diverse lunghezze delle piste corrispondano.

In alcuni casi, il routing lungo una linea relativamente retta può eliminare la necessità di due o più accessi su una pista di segnale. Può anche essere adottato per risolvere gli eventuali problemi che si verificano quando si utilizza un router automatico non assistito, noti come clinching. L'utilizzo creativo di accessi con routing a qualsiasi angolo consente di evitare il routing su un altro gruppo di piste e accessi. È invece possibile realizzare il routing diretto tra due punti sul layer superficiale o con un numero minimo di transizioni di layer.

Routing su curve: posizionare un arco nel routing a qualsiasi angolo

Uno schema di routing interessante consiste nel tracciare le piste mediante un arco, una tecnica che offre diversi vantaggi per alcuni tipi di schede. In particolare, nelle schede circolari, il routing lungo un arco consente di risparmiare spazio indirizzando le tracce lungo la porzione esterna della scheda. Questa è una scelta migliore rispetto al routing ottagonale in quanto è possibile ridurre le dimensioni complessive della scheda, inserire più piste in un dato spazio o adottare più componenti in una configurazione di dimensioni limitate.

La decisione di utilizzare il routing a qualsiasi angolo con archi circolari non esclude la possibilità di impiegare contemporaneamente segmenti retti e archi su una singola pista, qualora si abbia accesso agli strumenti di routing corretti. Ciò aiuta a risolvere alcuni problemi di routing interessanti che vanno oltre il semplice routing su scheda curva. Vale la pena illustrare brevemente due casi d'uso.

Nel primo esempio, si ha una scheda quadrata o rettangolare dove un componente quadrato o rettangolare di grandi dimensioni viene indirizzato lungo la diagonale della scheda (ad esempio, a 45 gradi rispetto al bordo della scheda). In questo caso, l'utilizzo del routing a qualsiasi angolo nelle uscite dei pad del componente consente di indirizzare le piste dritte impiegando meno spazio e/o con una densità di traccia più elevata rispetto al routing standard a 45°.

Routing a qualsiasi angolo tra circuiti stampati

Vi è un altro vantaggio che potrebbe non essere evidente guardando l’immagine sopra. Supponiamo che le 5 piste di segnale che partono dal circuito stampato centrale debbano avere una lunghezza corrispondente. Se dovessimo usare angolazioni di 45 gradi nell'immagine sopra riportata, vi sarebbe una differenza di lunghezza maggiore tra le piste parallele che porterebbe a una maggiore sinuosità delle piste interne prima di raggiungere i circuiti integrati a valle. Il routing lungo un arco circolare tra la parte a 45 gradi e la parte dritta della pista è più breve rispetto al routing lungo le linee rette, in questo modo, la differenza in termini di lunghezza tra le 5 piste risulta minore. Se il tempo di aumento del segnale è sufficientemente lungo, l'accoppiamento delle lunghezze potrebbe non essere affatto necessario.

Uscite BGA e coppie differenziali

Nel caso dei BGA, è inoltre possibile utilizzare il routing a qualsiasi angolo nelle uscite dai pad al di sotto del componente. Ciò potrebbe portare a uno schema di routing più flessibile rispetto a un semplice fanout a osso di cane. In combinazione con il routing ad arco e con un componente ruotato come sopra indicato, è possibile realizzare uscite da un BGA in qualsiasi maniera desiderata.

Nel caso di routing di coppie differenziali in base a uno standard specifico di segnale, è ancora possibile utilizzare il routing a qualsiasi angolo, tuttavia occorre mantenere un accoppiamento coerente e simmetrico nella lunghezza della coppia per soddisfare le esigenze di impedenza differenziale. Tuttavia, oltre ai vantaggi del routing ad arco sopra indicati, quando si indirizzano gruppi di coppie differenziali intorno alla scheda è possibile ridurre il disallineamento delle lunghezze.

Il routing angolare rappresenta una valida alternativa al fanout a osso di cane

Proprio come gli altri strumenti di routing, il routing a qualsiasi angolo può non essere adatto a tutte le situazioni, tuttavia, consente una maggiore flessibilità nello schema di routing su schede diverse. Le funzionalità interattive di Altium Designer^® sono ideali per implementare qualsiasi tipo di routing si desideri, Le funzioni di routing di Altium Designer verificano automaticamente il layout rispetto alle regole di progettazione durante la creazione del layout.

Scarica una versione di prova gratuita di Altium Designer e scopri di più sui migliori strumenti di layout, simulazione e pianificazione della produzione del settore. Parla con un esperto di Altium oggi stesso per saperne di più.