Co to są listy połączeń w projektach PCB?

Za kulisami oprogramowania ECAD i edytora układów PCB działa ważny zbiór danych, który definiuje połączenia między komponentami. Ten zbiór danych, zazwyczaj przechowywany w jednym pliku, jest znany jako netlista. Różne systemy CAD mają różne formaty netlist, ale pełnią one ważną funkcję w oprogramowaniu do projektowania PCB: definiują łączność między komponentami.

Netlisty zaczynają się od schematu

Wszystkie netlisty są definiowane na poziomie obwodu i są konstruowane przez narzędzia CAD z diagramów obwodów na schematach. Edytor schematów tworzy netlisty, gdy umieszczasz komponenty i rysujesz obwody, automatycznie lub za pomocą ręcznego narzędzia kompilatora. Następnie netlistę można użyć w innych systemach CAD, takich jak w programie symulacji SPICE lub edytorze PCB. Zgodnie z starym dokumentem od Agilent, wczesne narzędzia CAD do mikrofal i symulatory również używały własnych netlist do przeprowadzania liniowej analizy obwodów mikrofalowych z parametrami S.

Niezależnie od sposobu użycia, netlista będzie zawierać zestaw danych czytelnych dla człowieka, które podążają za określonym formatem. Technicznie, cały zestaw obwodów mógłby być odtworzony graficznie z netlisty, pod warunkiem że dostępne są symbole schematyczne, chociaż zazwyczaj jest to robione podczas konwertowania formatów plików między systemami CAD.

Ponieważ wszystkie netlisty definiują połączenia elektryczne między komponentami, są one tworzone z narzędzi do rysowania obwodów lub programów do przechwytywania schematów. Netlisty schematyczne używane w oprogramowaniu do projektowania PCB, czy to w Altium Designer czy innym narzędziu CAD do PCB, są następnie używane do definiowania łączności między padami komponentów na układzie PCB.

• Dowiedz się więcej o netlistach schematycznych

Typy Netlistów

Ponieważ netlisty zaczynają się od schematu, przypominają one typy schematów (płaskie vs. hierarchiczne), które mogą być używane w projektach PCB w oprogramowaniu ECAD.

• Netlista płaska - Ta kategoria netlisty po prostu zawiera wszystkie połączenia zaimplementowane w obwodzie lub projekcie, w przeciwieństwie do netlisty hierarchicznej. Większość netlist, na przykład netlisty SPICE, będzie netlistami płaskimi.
• Netlista hierarchiczna - Również zwykle odnosząca się do rozwoju FPGA, netlista hierarchiczna definiuje pewne grupowanie wśród sieci. W projektowaniu PCB, sieci są zwykle grupowane według schematu, podczas gdy w FPGA, sieci mogą być grupowane według banku lub przez rozwijaną logikę dla docelowego urządzenia.
• Netlista schematyczna - Te netlisty są eksportowane bezpośrednio z programu do przechwytywania schematów i mogą być konwertowane na netlistę płaską, nawet jeśli projekt jest hierarchiczny.
• SPICE netlist - Używany w pakietach symulacyjnych SPICE do definiowania połączeń elektrycznych między wewnętrznymi komponentami lub funkcjami określającymi zachowanie elektryczne. Służą one do przeprowadzania obliczeń numerycznych i definiowania wartości napięcia/prądu obserwowanych na innych węzłach w obwodzie (patrz poniżej).

Każdy z nich może być dostarczony w formacie specyficznym dla danego dostawcy. Na przykład, format danych SPICE netlist używany przez LTSpice różni się od formatu danych używanego przez PSpice. To samo dotyczy schematycznych netlistów produkowanych przez oprogramowanie do projektowania PCB lub przechwytywania schematów. Istnieją również formaty neutralne dla dostawców, które mogą być używane wewnątrz lub na zewnątrz oprogramowania ECAD.

Formaty neutralne dla dostawców

Chociaż netlist ma specyficzne zastosowanie w programach ECAD do elektroniki, oprogramowaniu CAM i oprogramowaniu EDA, nie istnieje jednolity format pliku, który jest używany dla netlistów. Chociaż dane są zwykle w formacie czytelnym dla człowieka, struktura danych używana w plikach netlist nie jest ujednolicona we wszystkich dostawcach CAD.

Chociaż zakres formatów netlist jest różnorodny, istnieją formaty plików neutralne dla dostawców, które mogą być używane do badania łączności w projekcie. Niektóre z najbardziej znaczących formatów neutralnych dla dostawców to:

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

Zastosowania Netlistów

Po utworzeniu netlisty na poziomie logicznym, można jej użyć w edytorze PCB, programie symulacyjnym oraz oprogramowaniu CAM.

Konstrukcja Airwire (Rats Nest)

Twój program CAD może użyć tekstowych informacji z netlisty, aby określić równoważne połączenia między padami w układzie PCB. Gdy dwa pady są przypisane do tej samej sieci, edytor PCB wykorzysta to połączenie w swoich zasadach projektowania do sprawdzania otwartych/zwartych obwodów, podświetlania łączności sieci oraz konstruowania airwire'ów, aby pomóc w trasowaniu PCB.

• Dowiedz się więcej o netlistach w oprogramowaniu do projektowania PCB

Układ PCB będzie zawierał współrzędne i rotację określającą lokalizacje i orientację komponentów, a dane komponentu będą zawierały względne lokalizacje padów dla każdego pinu pojawiającego się w symbolu schematycznym komponentu. Ponieważ netlista definiuje połączenia między każdym padem w symbolu, te same dane połączeń między padami mogą być użyte do rysowania airwire'ów między padami w edytorze PCB. To jest podstawowa zasada, której oprogramowanie ECAD używa do wyświetlania airwire'ów między niepołączonymi sieciami.

Symulacja i Weryfikacja

Programy symulacyjne, w szczególności silniki symulacji SPICE oraz specjalistyczne symulatory obwodów (np. SiMetrix), wykorzystują połączenia obwodów zdefiniowane w netliście do budowania symulacji elektrycznych. Symulator niekoniecznie rozróżnia między różnymi typami komponentów lub typami sygnałów (analogowe vs cyfrowe) podczas używania netlisty do budowania i uruchamiania symulacji. Zamiast tego, informacje w netliście odnoszą się do komponentów, a model symulacji lub podobwód przypisany do tych komponentów jest używany do wykonania obliczeń numerycznych dla symulacji.

Poza oprogramowaniem ECAD/EDA

Netlisty są również używane w obszarach poza tworzeniem schematów i układaniem PCB, i mogą być jednym z wymaganych eksportów plików z oprogramowania do projektowania PCB. Istnieją dwa ważne obszary, gdzie netlisty są również wykorzystywane:

• Produkcja PCB - Jako część przeglądu projektu i inżynierii przed fabrykacją/montażem; formaty obejmują WireList i Telesis
• Rozwój FPGA - Służy do definiowania funkcjonalności logicznej na poziomie systemu na podstawie połączenia bramek logicznych; formaty obejmują Verilog i EDIF

W rozwoju FPGA, format Verilog/VHDL może wyrazić znacznie więcej niż tylko połączenia między węzłami w obwodach. W produkcji PCB ich użycie jest również znacznie dalsze od projektowania elektroniki, skupiając się bardziej na weryfikacji łączności w narzędziach, ponieważ jest ona logicznie wyrażona w plikach projektowych.

Przyjrzyjmy się poniższemu przykładowi weryfikacji netlisty. Pakiet oprogramowania CAM jest używany do sprawdzenia, czy połączenia wywnioskowane z eksportu Gerbera odpowiadają połączeniom zdefiniowanym logicznie w netliście. W tym przypadku występuje zwarcie między dwoma sieciami o różnych nazwach; to może nie naruszać zasad projektowania PCB ze względu na jakąś zasadę, która została pominięta lub zmieniona, ale tego typu błąd może zostać wykryty w oprogramowaniu CAM.

Oprogramowanie CAM może używać wyjścia netlisty do weryfikacji, czy logiczne połączenia zdefiniowane w netliście odpowiadają rzeczywistym połączeniom w danych fabrykacyjnych (Gerbers, ODB++), które będą używane do produkcji PCB. Eksporty ODB++ będą zawierać netlistę, która jest wymagana do tej weryfikacji oraz do automatycznego testowania (takiego jak z użyciem latających sond). Gdy używane są Gerbery, do weryfikacji połączeń w plikach fabrykacyjnych można użyć netlisty IPC-D-356, WireList lub innego formatu.

Kiedy potrzebujesz wydajnego oprogramowania ECAD, które automatycznie synchronizuje układ PCB i schematy, użyj kompletnego zestawu narzędzi CAD w Altium Designer®. Kiedy zakończysz projektowanie i będziesz chciał przekazać pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Przedstawiliśmy tylko niewielką część możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.