Cosa sono le Netlist nei progetti di design PCB?

All'ombra del tuo software ECAD e dell'editor di layout PCB opera un importante insieme di dati che definisce le connessioni tra i componenti. Questo insieme di dati, tipicamente memorizzato in un unico file, è noto come netlist. Diversi sistemi CAD hanno formati di netlist differenti, ma svolgono una funzione importante nel software di progettazione PCB: definire la connettività tra i componenti.

Le Netlist Iniziano nello Schema

Tutte le netlist sono definite a livello di circuito e sono costruite dagli strumenti CAD a partire dai diagrammi dei circuiti nelle schede schematiche. Un editor schematico creerà netlist mentre posizioni i componenti e disegni i circuiti, automaticamente o con uno strumento compilatore manuale. La netlist può poi essere utilizzata in altri sistemi CAD, come in un programma di simulazione SPICE o in un editor PCB. Secondo un vecchio documento di Agilent, anche i primi strumenti e simulatori CAD per microonde utilizzavano le proprie netlist per eseguire analisi di circuiti a microonde lineari con parametri S.

Indipendentemente dal modo in cui viene utilizzata, una netlist conterrà un insieme di dati leggibili dall'uomo che segue un formato specifico. Tecnicamente, l'intero insieme di circuiti potrebbe essere ricostruito graficamente da una netlist purché siano disponibili i simboli schematici, anche se ciò è tipicamente fatto quando si convertono formati di file tra sistemi CAD.

Poiché tutte le netlist definiscono connessioni elettriche tra componenti, vengono create da strumenti di disegno di circuiti o programmi di acquisizione schematica. Le netlist schematiche utilizzate nel software di progettazione PCB, sia in Altium Designer che in un altro strumento CAD per PCB, sono poi utilizzate per definire la connettività tra i pad dei componenti in un layout PCB.

• Scopri di più sulle netlist schematiche

Tipi di Netlist

Dato che le netlist partono dallo schema, assomigliano ai tipi di schemi (piatti vs. gerarchici) che potresti vedere utilizzati nei progetti PCB nel software ECAD.

• Netlist piatta - Questa categoria di netlist contiene semplicemente tutte le connessioni implementate in un circuito o design, a differenza di una netlist gerarchica. La maggior parte delle netlist, ad esempio le netlist SPICE, saranno netlist piatte.
• Netlist gerarchica - Tipicamente riferita anche nello sviluppo FPGA, una netlist gerarchica definisce un certo raggruppamento tra le reti. Nella progettazione PCB, le reti sono normalmente raggruppate per schema, mentre negli FPGA, le reti possono essere raggruppate per banca o per la logica istanziata che viene sviluppata per il dispositivo target.
• Netlist schematica - Queste netlist vengono esportate direttamente da un programma di acquisizione schematica e possono essere convertite in una netlist piatta, anche se il progetto è gerarchico.
• Lista netlist SPICE - Utilizzata nei pacchetti di simulazione SPICE per definire le connessioni elettriche tra componenti interni o funzioni che definiscono il comportamento elettrico. Queste sono usate per eseguire calcoli numerici e definire i valori di tensione/corrente osservati in altri nodi di un circuito (Vedi sotto).

Ognuna di queste può essere fornita in un formato specifico del fornitore. Ad esempio, il formato dei dati della netlist SPICE utilizzato da LTSpice è diverso dal formato dei dati utilizzato da PSpice. Lo stesso vale per le netlist schematiche prodotte dal software di progettazione PCB o di acquisizione schematica. Esistono anche formati neutri rispetto al fornitore che possono essere utilizzati all'interno o all'esterno del software ECAD.

Formati Neutrali rispetto al Fornitore

Sebbene una netlist abbia un uso specifico nei programmi ECAD per l'elettronica, nel software CAM e nel software EDA, non esiste un unico formato di file che viene utilizzato per le netlist. Anche se i dati sono normalmente in un formato leggibile dall'uomo, la struttura dei dati utilizzata nei file delle netlist non è standardizzata tra tutti i fornitori di CAD.

Sebbene la gamma dei formati delle netlist vari, esistono formati di file neutrali rispetto al fornitore che possono essere utilizzati per esaminare la connettività in un progetto. Alcuni dei formati neutrali rispetto al fornitore più prominenti includono:

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

Utilizzi delle Netlist

Una volta creato un netlist a livello logico, può essere utilizzato in un editor PCB, in un programma di simulazione e in software CAM.

Costruzione di Airwire (Rats Nest)

Il tuo programma CAD può utilizzare le informazioni testuali in un netlist per determinare connessioni equivalenti tra i pad in un layout PCB. Quando due pad sono assegnati alla stessa rete, un editor PCB utilizzerà quella connessione nelle sue regole di progettazione per controllare aperti/cortocircuiti, evidenziare la connettività della rete e costruire airwire per aiutare il routing del PCB.

• Scopri di più sui netlist nel software di progettazione PCB

Il layout del PCB conterrà coordinate e rotazione che definiscono le posizioni e l'orientamento dei componenti, e i dati del componente includeranno le posizioni relative dei pad per ogni pin che appare nel simbolo schematico di un componente. Poiché un netlist definisce le connessioni tra ogni pad nel simbolo, gli stessi dati di connessione tra i pad possono essere utilizzati per disegnare airwire tra i pad in un editor PCB. Questo è il principio base che il software ECAD utilizza per visualizzare airwire tra reti non connesse.

Simulazione e Verifica

I programmi di simulazione, in particolare i motori di simulazione SPICE e i simulatori di circuiti specializzati (ad esempio, SiMetrix), utilizzeranno le connessioni di circuito definite in una netlist per costruire simulazioni elettriche. Il simulatore non distingue necessariamente tra diversi tipi di componenti o tipi di segnali (analogico vs digitale) quando utilizza una netlist per costruire ed eseguire una simulazione. Invece, le informazioni nella netlist si riferiscono ai componenti, e il modello di simulazione o sottocircuito collegato a quei componenti viene utilizzato per eseguire calcoli numerici per una simulazione.

Oltre il Software ECAD/EDA

Le netlist sono utilizzate anche in aree esterne alla cattura schematica e al layout PCB, e possono essere uno dei file di esportazione richiesti dal vostro software di progettazione PCB. Ci sono due aree importanti dove le netlist sono altresì utilizzate:

• Produzione di PCB - Come parte di una revisione di progettazione e ingegneria prima della fabbricazione/assemblaggio; i formati includono WireList e Telesis
• Sviluppo FPGA - Utilizzato per definire la funzionalità logica a livello di sistema basata sulla connessione di porte logiche; i formati includono Verilog e EDIF

Nello sviluppo FPGA, il formato Verilog/VHDL può esprimere molto più che semplici connessioni tra nodi nei circuiti. Nella produzione di PCB, il loro utilizzo è anche molto più distante dalla progettazione elettronica, concentrandosi maggiormente sulla verifica della connettività negli strumenti come viene espressa logicamente nei file di progettazione.

Prendi come esempio la verifica della netlist mostrata di seguito. Un pacchetto software CAM viene utilizzato per controllare che le connessioni dedotte da un'esportazione Gerber corrispondano alle connessioni definite logicamente nella netlist. In questo caso, c'è un cortocircuito tra due reti con nomi diversi; questo potrebbe non violare le regole di progettazione del PCB a causa di qualche regola che viene ignorata o sovrascritta, ma questo tipo di errore può essere rilevato nel software CAM.

Il software CAM può utilizzare un output della netlist per verificare che le connessioni logiche definite in una netlist corrispondano alle connessioni reali nei dati di fabbricazione (Gerber, ODB++) che verranno utilizzati per produrre un PCB. Le esportazioni ODB++ includeranno una netlist che è necessaria per questa verifica e per i test automatizzati (come con le sonde volanti). Quando si utilizzano i Gerber, una netlist IPC-D-356, WireList o altro formato può essere utilizzato per verificare le connessioni nei file di fabbricazione.

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