Qu'est-ce que les Netlists dans les projets de conception de PCB ?

Opérant en coulisse de votre logiciel ECAD et de votre éditeur de mise en page PCB se trouve un ensemble de données important qui définit les connexions entre les composants. Cet ensemble de données, généralement stocké dans un seul fichier, est connu sous le nom de netlist. Différents systèmes CAD ont différents formats de netlist, mais ils jouent un rôle important dans le logiciel de conception de PCB : définir la connectivité entre les composants.

Les Netlists Commencent dans le Schéma

Toutes les netlists sont définies au niveau du circuit et sont construites par les outils CAD à partir de diagrammes de circuit dans des feuilles schématiques. Un éditeur de schémas créera des netlists lorsque vous placez des composants et dessinez des circuits, soit automatiquement, soit avec un outil de compilation manuel. La netlist peut ensuite être utilisée dans d'autres systèmes CAD, comme dans un programme de simulation SPICE ou un éditeur de PCB. Selon un ancien document d'Agilent, les premiers outils et simulateurs CAD pour micro-ondes utilisaient également leurs propres netlists pour effectuer l'analyse de circuits micro-ondes linéaires avec des paramètres S.

Peu importe comment une netlist est utilisée, elle contiendra un ensemble de données lisible par l'homme qui suit un format spécifique. Techniquement, l'ensemble des circuits pourrait être reconstruit graphiquement à partir d'une netlist tant que les symboles schématiques sont disponibles, bien que cela soit généralement fait lors de la conversion de formats de fichiers entre systèmes CAD.

Étant donné que toutes les nomenclatures définissent les connexions électriques entre les composants, elles sont créées à partir d'outils de dessin de circuits ou de programmes de capture schématique. Les nomenclatures schématiques utilisées dans les logiciels de conception de PCB, que ce soit dans Altium Designer ou un autre outil de CAO pour PCB, sont ensuite utilisées pour définir la connectivité entre les pads des composants dans une disposition de PCB.

• En savoir plus sur les nomenclatures schématiques

Types de Nomenclatures

Comme les nomenclatures commencent dans le schéma, elles ressemblent aux types de schémas (plat vs. hiérarchique) que vous pourriez voir utilisés dans les projets de PCB dans les logiciels ECAD.

• Nomenclature plate - Cette catégorie de nomenclature contient simplement toutes les connexions mises en œuvre dans un circuit ou un design, contrairement à une nomenclature hiérarchique. La plupart des nomenclatures, par exemple les nomenclatures SPICE, seront des nomenclatures plates.
• Nomenclature hiérarchique - Également généralement mentionnée dans le développement FPGA, une nomenclature hiérarchique définit un certain regroupement parmi les réseaux. Dans la conception de PCB, les réseaux sont normalement regroupés par schéma, tandis que dans les FPGA, les réseaux peuvent être regroupés par banque ou par la logique instanciée développée pour le dispositif cible.
• Nomenclature schématique - Ces nomenclatures sont exportées directement à partir d'un programme de capture schématique et peuvent être converties en une nomenclature plate, même si le projet est hiérarchique.
• Liste de nœuds SPICE - Utilisée dans les paquets de simulation SPICE pour définir les connexions électriques entre les composants internes ou les fonctions qui définissent le comportement électrique. Elles sont utilisées pour effectuer des calculs numériques et définir les valeurs de tension/courant observées sur d'autres nœuds dans un circuit (Voir ci-dessous).

Chacune de ces listes peut être fournie dans un format spécifique au fournisseur. Par exemple, le format de données de la liste de nœuds SPICE utilisé par LTSpice est différent du format de données utilisé par PSpice. Il en va de même pour les listes de nœuds schématiques produites par les logiciels de conception de PCB ou de capture schématique. Il existe également des formats neutres par rapport aux fournisseurs qui peuvent être utilisés à l'intérieur ou à l'extérieur des logiciels ECAD.

Formats Neutres par Rapport aux Fournisseurs

Bien qu'une liste de nœuds ait une utilisation spécifique dans les programmes ECAD en électronique, les logiciels CAM et les logiciels EDA, il n'existe pas de format de fichier unique utilisé pour les listes de nœuds. Bien que les données soient normalement dans un format lisible par l'homme, la structure de données utilisée dans les fichiers de listes de nœuds n'est pas standardisée à travers tous les fournisseurs de CAO.

Bien que la gamme des formats de listes de nœuds varie, il existe des formats de fichiers neutres par rapport aux fournisseurs qui peuvent être utilisés pour examiner la connectivité dans une conception. Certains des formats neutres par rapport aux fournisseurs les plus éminents incluent :

• EDIF (Electronic Data Interchange Format)
• IPC-D-356
• IPC-2581

Utilisations des Listes de Nœuds

Une fois qu'une nétliste a été créée à un niveau logique, elle peut être utilisée dans un éditeur de PCB, un programme de simulation et un logiciel CAM.

Construction de fil aérien (Nid de rat)

Votre programme CAO peut utiliser les informations textuelles dans une nétliste pour déterminer les connexions équivalentes entre les pastilles dans une disposition de PCB. Lorsque deux pastilles sont assignées au même réseau, un éditeur de PCB utilisera cette connexion dans ses règles de conception pour vérifier les ouvertures/courts-circuits, mettre en évidence la connectivité du réseau et construire des fils aériens pour aider au routage du PCB.

• En savoir plus sur les nétlistes dans les logiciels de conception de PCB

La disposition du PCB contiendra des coordonnées et une rotation définissant les emplacements et l'orientation des composants, et les données des composants incluront les emplacements relatifs des pastilles pour chaque broche apparaissant dans le symbole schématique d'un composant. Étant donné qu'une nétliste définit les connexions entre chaque pastille dans le symbole, ces mêmes données de connexion entre les pastilles peuvent être utilisées pour dessiner des fils aériens entre les pastilles dans un éditeur de PCB. C'est le principe de base que les logiciels ECAD utilisent pour afficher les fils aériens entre les réseaux non connectés.

Simulation et Vérification

Les programmes de simulation, en particulier les moteurs de simulation SPICE et les simulateurs de circuits spécialisés (par exemple, SiMetrix), utiliseront les connexions de circuits définies dans une netlist pour construire des simulations électriques. Le simulateur ne distingue pas nécessairement entre différents types de composants ou types de signaux (analogique vs numérique) lorsqu'il utilise une netlist pour construire et exécuter une simulation. Au lieu de cela, les informations dans la netlist se réfèrent aux composants, et le modèle de simulation ou sous-circuit attaché à ces composants est utilisé pour exécuter des calculs numériques pour une simulation.

Au-delà du logiciel ECAD/EDA

Les netlists sont également utilisées dans des domaines en dehors de la capture schématique et de la disposition de PCB, et elles peuvent être l'un des fichiers d'exportation requis par votre logiciel de conception de PCB. Il y a deux domaines importants où les netlists sont également utilisées :

• Fabrication de PCB - Dans le cadre d'une revue de conception et d'ingénierie avant la fabrication/l'assemblage ; les formats incluent WireList et Telesis
• Développement FPGA - Utilisé pour définir la fonctionnalité logique au niveau système basée sur la connexion de portes logiques ; les formats incluent Verilog et EDIF

Dans le développement FPGA, le format Verilog/VHDL peut exprimer bien plus que de simples connexions entre les nœuds dans les circuits. Dans la fabrication de PCB, leur utilisation est également bien plus éloignée de la conception électronique, se concentrant davantage sur la vérification de la connectivité dans l'outillage tel qu'il est exprimé logiquement dans les fichiers de conception.

Prenez comme exemple la vérification de la netlist ci-dessous. Un logiciel CAM est utilisé pour vérifier que les connexions déduites d'une exportation Gerber correspondent aux connexions définies logiquement dans la netlist. Dans ce cas, il y a un court-circuit entre deux réseaux portant des noms différents ; cela pourrait ne pas violer les règles de conception du PCB en raison d'une règle étant ignorée ou remplacée, mais ce type d'erreur peut être détecté dans le logiciel CAM.

Les logiciels CAM peuvent utiliser une sortie de netlist pour vérifier que les connexions logiques définies dans une netlist correspondent aux connexions réelles dans les données de fabrication (Gerbers, ODB++) qui seront utilisées pour produire un PCB. Les exportations ODB++ incluront une netlist qui est nécessaire pour cette vérification et pour les tests automatisés (comme avec les sondes volantes). Lorsque des Gerbers sont utilisés, une netlist IPC-D-356, WireList ou autre format peut être utilisé pour vérifier les connexions dans les fichiers de fabrication.

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