Netlists trong Dự án Thiết kế PCB là gì?

| Created: Tháng Một 30, 2023 | Updated: Tháng Bảy 14, 2024

Hoạt động đằng sau hậu trường của phần mềm ECAD và trình biên tập bố cục PCB của bạn là một tập dữ liệu quan trọng định nghĩa các kết nối giữa các thành phần. Tập dữ liệu này, thường được lưu trữ trong một tệp đơn, được biết đến với tên là netlist. Các hệ thống CAD khác nhau có các định dạng netlist khác nhau, nhưng chúng đóng một chức năng quan trọng trong phần mềm thiết kế PCB: định nghĩa kết nối giữa các thành phần.

Netlists Bắt đầu từ Sơ đồ Mạch

Tất cả netlists được định nghĩa ở cấp độ mạch và được xây dựng bởi các công cụ CAD từ các sơ đồ mạch trong các tờ sơ đồ. Một trình biên tập sơ đồ sẽ tạo ra netlists khi bạn đặt các thành phần và vẽ mạch, hoặc tự động hoặc với một công cụ biên dịch thủ công. Sau đó, netlist có thể được sử dụng trong các hệ thống CAD khác, chẳng hạn như trong một chương trình mô phỏng SPICE hoặc một trình biên tập PCB. Theo một tài liệu cũ từ Agilent, các công cụ và bộ mô phỏng CAD vi sóng sớm cũng sử dụng netlists riêng của họ để thực hiện phân tích mạch vi sóng tuyến tính với các tham số S.

Dù netlist được sử dụng như thế nào, nó sẽ chứa một tập hợp dữ liệu có thể đọc được bởi con người theo một định dạng cụ thể. Về mặt kỹ thuật, toàn bộ tập hợp mạch có thể được tái tạo đồ họa từ một netlist miễn là các biểu tượng sơ đồ có sẵn, mặc dù điều này thường được thực hiện khi chuyển đổi định dạng tệp giữa các hệ thống CAD.

WireList netlist export — Phần của bản xuất WireList netlist hiển thị các kết nối giữa các số chân được nhóm theo các chỉ số thiết kế tham chiếu, cũng như loại chân và tên/mô tả thành phần.

Vì tất cả các netlist đều định nghĩa các kết nối điện giữa các thành phần, chúng được tạo ra từ các công cụ vẽ mạch hoặc chương trình chụp sơ đồ mạch. Netlist sơ đồ được sử dụng trong phần mềm thiết kế PCB, dù là trong Altium Designer hay một công cụ CAD PCB khác, sau đó được sử dụng để định nghĩa kết nối giữa các pad của thành phần trong bố cục PCB.

Tìm hiểu thêm về netlist sơ đồ

Các loại Netlist

Vì netlist bắt đầu từ sơ đồ, chúng giống với các loại sơ đồ (phẳng so với phân cấp) mà bạn có thể thấy được sử dụng trong các dự án PCB trong phần mềm ECAD.

Netlist phẳng - Loại netlist này đơn giản chứa tất cả các kết nối được thực hiện trong một mạch hoặc thiết kế, trái ngược với netlist phân cấp. Hầu hết netlist, ví dụ như netlist SPICE, sẽ là netlist phẳng.
Netlist phân cấp - Cũng thường được nhắc đến trong phát triển FPGA, một netlist phân cấp định nghĩa một số nhóm giữa các mạng. Trong thiết kế PCB, các mạng thường được nhóm theo sơ đồ, trong khi đó ở FPGA, các mạng có thể được nhóm theo bank hoặc theo logic được phát triển cho thiết bị mục tiêu.
Netlist sơ đồ - Những netlist này được xuất trực tiếp từ chương trình chụp sơ đồ mạch và có thể được chuyển đổi thành netlist phẳng, ngay cả khi dự án là phân cấp.
Danh sách mạch SPICE - Được sử dụng trong các gói mô phỏng SPICE để xác định các kết nối điện giữa các thành phần nội bộ hoặc các chức năng xác định hành vi điện. Những cái này được sử dụng để thực hiện các phép tính số và xác định các giá trị điện áp/dòng điện quan sát được tại các nút khác trong mạch (Xem bên dưới).

Mỗi cái trong số này có thể được cung cấp trong định dạng đặc trưng của nhà cung cấp. Ví dụ, định dạng dữ liệu danh sách mạch SPICE được sử dụng bởi LTSpice khác với định dạng dữ liệu được sử dụng bởi PSpice. Điều tương tự cũng áp dụng cho danh sách mạch lược đồ được sản xuất bởi phần mềm thiết kế PCB hoặc phần mềm bắt lược đồ. Cũng có các định dạng trung lập với nhà cung cấp có thể được sử dụng bên trong hoặc bên ngoài phần mềm ECAD.

Định Dạng Trung Lập với Nhà Cung Cấp

Mặc dù danh sách mạch có một sử dụng cụ thể trong các chương trình ECAD điện tử, phần mềm CAM, và phần mềm EDA, không có một định dạng tệp duy nhất nào được sử dụng cho danh sách mạch. Mặc dù dữ liệu thường ở định dạng dễ đọc cho con người, cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các tệp danh sách mạch không được chuẩn hóa trên tất cả các nhà cung cấp CAD.

Mặc dù phạm vi các định dạng danh sách mạch thay đổi, có các định dạng tệp trung lập với nhà cung cấp có thể được sử dụng để kiểm tra kết nối trong một thiết kế. Một số định dạng trung lập với nhà cung cấp nổi bật nhất bao gồm:

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

Công Dụng của Danh Sách Mạch

Sau khi một netlist được tạo ra ở cấp độ logic, nó có thể được sử dụng trong trình biên tập PCB, chương trình mô phỏng và phần mềm CAM.

Xây dựng Airwire (Rats Nest)

Chương trình CAD của bạn có thể sử dụng thông tin văn bản trong netlist để xác định các kết nối tương đương giữa các pad trong bố cục PCB. Khi hai pad được gán cho cùng một mạng, trình biên tập PCB sẽ sử dụng kết nối đó trong các quy tắc thiết kế của mình để kiểm tra mở/ngắn mạch, làm nổi bật kết nối mạng và xây dựng airwires để hỗ trợ định tuyến PCB.

Tìm hiểu thêm về netlists trong phần mềm thiết kế PCB

Bố cục PCB sẽ chứa tọa độ và góc xoay định nghĩa vị trí và hướng của linh kiện, và dữ liệu linh kiện sẽ bao gồm vị trí pad tương đối cho mỗi chân xuất hiện trong biểu tượng schematic của linh kiện. Bởi vì netlist định nghĩa các kết nối giữa mỗi pad trong biểu tượng, dữ liệu kết nối giữa các pad có thể được sử dụng để vẽ airwires giữa các pad trong trình biên tập PCB. Đây là nguyên tắc cơ bản mà phần mềm ECAD sử dụng để hiển thị airwires giữa các mạng chưa được kết nối.

Mô phỏng và Xác minh

Các chương trình mô phỏng, cụ thể là các động cơ mô phỏng SPICE và các bộ mô phỏng mạch chuyên biệt (ví dụ, SiMetrix), sẽ sử dụng các kết nối mạch được xác định trong một netlist để xây dựng các mô phỏng điện. Bộ mô phỏng không nhất thiết phân biệt giữa các loại linh kiện khác nhau hoặc các loại tín hiệu (tương tự so với số) khi sử dụng một netlist để xây dựng và chạy một mô phỏng. Thay vào đó, thông tin trong netlist đề cập đến các linh kiện, và mô hình mô phỏng hoặc mạch phụ gắn với những linh kiện đó được sử dụng để thực hiện các phép tính số cho một mô phỏng.

Ngoài Phần mềm ECAD/EDA

Netlist cũng được sử dụng trong các lĩnh vực ngoài việc tạo sơ đồ mạch và bố trí PCB, và chúng có thể là một trong những tệp xuất yêu cầu từ phần mềm thiết kế PCB của bạn. Có hai lĩnh vực quan trọng nơi netlist cũng được sử dụng:

Sản xuất PCB - Là một phần của quá trình xem xét thiết kế và kỹ thuật trước khi tiến hành sản xuất/lắp ráp; các định dạng bao gồm WireList và Telesis
Phát triển FPGA - Được sử dụng để định nghĩa chức năng logic ở cấp độ hệ thống dựa trên kết nối cổng logic; các định dạng bao gồm Verilog và EDIF

Trong phát triển FPGA, định dạng Verilog/VHDL có thể biểu đạt nhiều hơn là chỉ các kết nối giữa các nút trong mạch. Trong sản xuất PCB, việc sử dụng chúng cũng xa hơn so với thiết kế điện tử, tập trung nhiều hơn vào việc xác minh kết nối trong công cụ như được biểu đạt một cách logic trong các tệp thiết kế.

Xem xét việc xác minh netlist dưới đây là một ví dụ. Một gói phần mềm CAM đang được sử dụng để kiểm tra xem các kết nối suy luận từ xuất khẩu Gerber có khớp với các kết nối được định nghĩa một cách logic trong netlist hay không. Trong trường hợp này, có một mạch ngắn giữa hai mạng có tên khác nhau; điều này có thể không vi phạm các quy tắc thiết kế PCB do một số quy tắc được bỏ qua hoặc ghi đè, nhưng loại lỗi này có thể được phát hiện trong phần mềm CAM.

Phần mềm CAM có thể sử dụng đầu ra netlist để xác minh rằng các kết nối logic được định nghĩa trong netlist khớp với các kết nối thực tế trong dữ liệu sản xuất (Gerbers, ODB++) sẽ được sử dụng để sản xuất PCB. Xuất khẩu ODB++ sẽ bao gồm một netlist cần thiết cho việc xác minh này và cho việc kiểm tra tự động (như với các sond bay). Khi sử dụng Gerbers, một netlist IPC-D-356, WireList, hoặc định dạng khác có thể được sử dụng để xác minh các kết nối trong các tệp sản xuất.

Khi bạn muốn một gói phần mềm ECAD hiệu quả cao tự động đồng bộ hóa bố cục PCB và sơ đồ của bạn, hãy sử dụng bộ công cụ CAD đầy đủ trong Altium Designer®. Khi bạn đã hoàn thành thiết kế và muốn gửi các tệp cho nhà sản xuất của mình, nền tảng Altium 365™ giúp bạn dễ dàng hợp tác và chia sẻ các dự án của mình.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.

What is Schematic Capture? How to Create a PCB Schematic Convert a Schematic to a PCB Layout Schematic Capture in Altium Designer

About Author

Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.