Что такое списки соединений в проектах печатных плат?

За кулисами вашего программного обеспечения для электронного проектирования и редактора компоновки печатных плат работает важный набор данных, определяющий соединения между компонентами. Этот набор данных, обычно хранящийся в одном файле, известен как нетлист. Различные системы CAD используют разные форматы нетлистов, но они выполняют важную функцию в программном обеспечении для проектирования печатных плат: определение соединений между компонентами.

Нетлисты начинаются со схемы

Все нетлисты определяются на уровне схемы и создаются инструментами CAD из схематических диаграмм на схематических листах. Редактор схем будет создавать нетлисты по мере размещения компонентов и рисования схем, либо автоматически, либо с помощью ручного компилятора. Затем нетлист может быть использован в других системах CAD, таких как в программе симуляции SPICE или редакторе печатных плат. Согласно старому документу от Agilent, ранние инструменты и симуляторы CAD для микроволновых схем также использовали свои собственные нетлисты для выполнения линейного анализа микроволновых схем с использованием S-параметров.

Независимо от того, как используется нетлист, он будет содержать набор данных, читаемых человеком, которые следуют определенному формату. Технически, весь набор схем может быть воссоздан графически из нетлиста, при условии наличия схематических символов, хотя это обычно делается при конвертации форматов файлов между системами CAD.

Поскольку все нетлисты определяют электрические соединения между компонентами, они создаются с помощью инструментов для рисования схем или программ для захвата схематических изображений. Нетлисты схем, используемые в программном обеспечении для проектирования печатных плат, будь то в Altium Designer или в другом инструменте CAD для ПП, затем используются для определения соединительности между контактными площадками компонентов на макете печатной платы.

• Узнайте больше о нетлистах схем

Типы нетлистов

Поскольку нетлисты начинаются со схемы, они напоминают типы схем (плоские против иерархических), которые вы можете видеть в проектах ПП в программном обеспечении ECAD.

• Плоский нетлист - Эта категория нетлиста просто содержит все соединения, реализованные в цепи или проекте, в отличие от иерархического нетлиста. Большинство нетлистов, например нетлисты SPICE, будут плоскими нетлистами.
• Иерархический нетлист - Также обычно упоминается в разработке FPGA, иерархический нетлист определяет некоторую группировку среди сетей. В проектировании ПП сети обычно группируются по схеме, в то время как в FPGA сети могут быть сгруппированы по банку или по разрабатываемой логике для целевого устройства.
• Нетлист схемы - Эти нетлисты экспортируются непосредственно из программы захвата схем и могут быть преобразованы в плоский нетлист, даже если проект иерархический.
• SPICE нетлист - Используется в пакетах симуляции SPICE для определения электрических соединений между внутренними компонентами или функциями, определяющими электрическое поведение. Они используются для выполнения численных расчетов и определения значений напряжения/тока, наблюдаемых в других узлах схемы (см. ниже).

Каждый из них может быть предоставлен в формате, специфичном для поставщика. Например, формат данных нетлиста SPICE, используемый в LTSpice, отличается от формата данных, используемого в PSpice. То же самое касается схематических нетлистов, производимых программным обеспечением для проектирования печатных плат или захвата схем. Существуют также форматы, нейтральные к поставщику, которые могут использоваться внутри или вне программного обеспечения ECAD.

Форматы, нейтральные к поставщику

Хотя нетлист имеет конкретное применение в программах ECAD для электроники, программном обеспечении CAM и EDA, не существует единого формата файла, который использовался бы для нетлистов. Хотя данные обычно представлены в формате, удобном для чтения человеком, структура данных, используемая в файлах нетлистов, не стандартизирована для всех производителей CAD.

Хотя диапазон форматов нетлистов варьируется, существуют форматы файлов, нейтральные к поставщику, которые могут использоваться для изучения соединительности в дизайне. Некоторые из наиболее известных форматов, нейтральных к поставщику, включают:

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

Применение нетлистов

После создания нетлиста на логическом уровне его можно использовать в редакторе ПП, программе симуляции и программном обеспечении для CAM.

Построение воздушных соединений (Rats Nest)

Ваша CAD-программа может использовать текстовую информацию в нетлисте для определения эквивалентных соединений между площадками на макете печатной платы. Когда две площадки присваиваются к одной цепи, редактор ПП будет использовать это соединение в своих правилах проектирования для проверки на разрывы/короткие замыкания, выделения связности цепей и построения воздушных соединений для помощи в трассировке ПП.

• Узнайте больше о нетлистах в программном обеспечении для проектирования ПП

Макет ПП будет содержать координаты и вращение, определяющие расположение и ориентацию компонентов, а данные компонента будут включать относительные расположения площадок для каждого вывода, появляющегося в схематическом символе компонента. Поскольку нетлист определяет соединения между каждой площадкой в символе, те же данные соединения между площадками могут быть использованы для рисования воздушных соединений между площадками в редакторе ПП. Это основной принцип, который программное обеспечение ECAD использует для отображения воздушных соединений между несоединенными цепями.

Симуляция и верификация

Программы моделирования, в частности движки моделирования SPICE и специализированные симуляторы схем (например, SiMetrix), используют определенные в нетлисте соединения цепей для построения электрических симуляций. Симулятор не обязательно различает разные типы компонентов или типы сигналов (аналоговые против цифровых) при использовании нетлиста для построения и запуска симуляции. Вместо этого, информация в нетлисте относится к компонентам, и модель симуляции или подсхема, прикрепленная к этим компонентам, используется для выполнения численных расчетов для симуляции.

За пределами программного обеспечения ECAD/EDA

Нетлисты также используются в областях за пределами создания схем и размещения печатных плат, и они могут быть одним из требуемых файлов экспорта из вашего программного обеспечения для проектирования печатных плат. Есть две важные области, где нетлисты также используются:

• Производство печатных плат - В рамках обзора проекта и инженерных работ перед изготовлением/сборкой; форматы включают WireList и Telesis
• Разработка FPGA - Используется для определения логической функциональности на системном уровне на основе соединения логических вентилей; форматы включают Verilog и EDIF

В разработке FPGA формат Verilog/VHDL может выражать гораздо больше, чем просто соединения между узлами в схемах. В производстве печатных плат их использование также значительно отличается от проектирования электроники, сосредотачиваясь больше на проверке соединений в инструментах, поскольку они логически выражены в файлах проекта.

Возьмите для примера проверку списка соединений, показанную ниже. Пакет программного обеспечения CAM используется для проверки того, что соединения, выведенные из экспорта Gerber, соответствуют соединениям, логически определенным в списке соединений. В данном случае есть короткое замыкание между двумя сетями с разными названиями; это может не нарушать правила проектирования печатных плат из-за того, что некоторое правило было отменено или переопределено, но такого рода ошибка может быть обнаружена в программном обеспечении CAM.

Программное обеспечение CAM может использовать вывод списка соединений для проверки того, что логические соединения, определенные в списке соединений, соответствуют фактическим соединениям в данных для изготовления (Gerbers, ODB++), которые будут использоваться для производства печатной платы. Экспорт ODB++ будет включать список соединений, необходимый для этой проверки и для автоматизированного тестирования (например, с использованием летающих зондов). Когда используются Gerbers, для проверки соединений в файлах изготовления может использоваться список соединений IPC-D-356, WireList или другой формат.

Когда вам нужен высокоэффективный пакет программного обеспечения ECAD, который автоматически синхронизирует вашу компоновку печатной платы и схемы, используйте полный набор утилит CAD в Altium Designer®. Когда вы закончили свой проект и хотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365™ упрощает совместную работу и обмен проектами.

Мы только коснулись поверхности возможностей Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.