当記事では、プリント基板設計におけるネットリストについて紹介しています。
プリント基板設計に必要不可欠なネットリスト。ネットリストがないと基板設計CADで基板設計を始めることができない。と言っていいほど基板設計という業務において重要なデータです。
ネットリストとは
一般的にネットリストは回路図の接続情報から作成されたテキストデータという認識です。手書きの回路図しかない場合はテキスト・エディタで作成することもあります。
主に基板内で使用する全ての部品情報と基板内の全ての配線情報が記述された１バイトのアスキー文字とネットリスフォーマットに由来する記号で構成されたテキストファイルを指します。
プリント基板設計CADの種類によってはシルク表記する文字列や配線仕様の情報も含む場合もああります。
ネットリストのフォーマットはプリント基板の設計CADにより異なるので、基本的に異なるCAD間での互換性はありません。
又、プログラムのシステム側で使う文字はネットリストでは使えない禁止文字になる。という制約がありますが、これもまたプリント基板の設計CADによって禁止文字が異なります。
プリント基板の設計を行う上でのネットリストの役目
実際にプリント基板を見ると細い線や太い線が縦横無尽に走っています。製品ではその一本一本に電気が流れて複雑な計算をしたり、機器を制御したりしています。
隣あう配線には違う信号が流れていて、それぞれ必要な部品のピン同士を繋いでいるんです。
プリント基板設計CADで接続するピンの情報は、ネットリストに記述されていて、なくてはならないものです。
ネットリストがあってプリント基板設計のスタート位置に立つ準備の一つが揃った状況なんです。
どんな部品を使用して、どの部品のピンを接続するかの情報をアスキー文字で表したものがネットリストです。
実際のプリント基板の設計ではネットリストの情報を元に、必要な部品が読み込まれてCADオペレーターが部品配置をして必要な部品のピンだけを繋いで配線して徐々にパターンを形にしていきます。
ネットリストのフォーマット
基板設計のCADを使って部品の配置、配線を行うには、ネットリストがなくては始まりません。
ネットリストにはどんな部品を使うのか？と、どの部品のどのピンをパターンで接続するのか？という大切な情報がネットリストには書かれているからです。
更に、電圧の違いによる電位グループや配線幅、使用できるビアの個数なども手間をかけるとネットリストに付加情報として出力することもできます。
ネットリストには、一般的に最低でも２種類の情報が記載されています。詳しく解説していきます。
ネットリストの部品情報
部品情報には部品番号と部品形状が記述されていて、部品形状はCADで登録されている部品データとリンクしています。
例をあげますとコンデンサは「C＊」、抵抗は「R*」、コネクタは「CN＊」のように、回路内で使用する全ての部品一つ一つに部品番号が割り当てられています。
ネットリストの接続情報
ネットリストは、アスキーファイルのテキストファイルの場合がほとんどで、ファイル形式フォーマットはプリント基板の設計ADによって異なります。
ネットリストの接続部には、一般的に下記記述があります。
1）ネット名（信号名やアルファベット数字を使い採番など書式はいろいろあります）
例としてあげますとアドレス信号のA0のネット名は「A0」、データ信号のD0はネット名「D0」のように機能のネット名にすることで基板設計時に回路図を見なくても何の信号なのかがわかりやすくなるというメリットがあります。
2）同じネット内で接続する部品の回路番号と端子番号
例としてIC1-3（IC1の3番ピン）、C1-1（C1の1番ピン）のような記述になります。
ネット名が異なると、そこには違う電気信号が流れるというイメージです。
基板内の回路で配線が必要な信号の数だけネット名が記載されています。電源・GNDなどもネットリストに記載されています。
余談になりますが、ネット名にルールを決めた任意の文字列を付加すると配線幅や配線クリアランス値を基板設計側CADで制御する事が出来るようになります（基板設計CADでルールの設定が必要）。
逆ネットリストとは？
ネットリストには、逆ネットリストと呼ばれるネットリストがあります。
ネットリストとどこが違うのか？と一言で答えるのであればネットリストは回路図CADから生成して出力したネットリストで、作成の過程で基板設計CADは関与していません。
逆ネットリストは、基板設計CAD上で接続された情報を元に基板設計CADで生成し出力したネットリストになります。部品の位置情報、部品の配置面や回転角度の情報などを含んだ状態で出力することが可能です。
同じネットリストなのですが、逆ネットリストをネットリストと呼ぶことはないので別物と、とらえる暗黙のルールみたいなものがあるのかもしれません。
逆ネットリストを使うとネットリストには記述されていない部品のピンに接続した場合や、ネットリストの接続情報を接続しきれていない場合にありのままに出力されます。
回路図から出力されたネットリストと比較すれば、配線差分の有無を確認することができます。
ネットリストの変換
ネットリストのフォーマットですが「これじゃなくちゃダメ！｝という決まりはなく、使用している基板設計CADの書式に左右されます。
基板設計CADの種類だけネットリストのフォーマットがあると捉えていただいていいくらいです。
同じメーカーのCADのネットリストでも基板設計CADの機能がアップするとネットリストのフォーマットが変わることもあります。
回路図CADから出力されるネットリストのフォーマットが全ての基板設計のCADに対応しているのか？はわかりませんが、支給されたネットリストのフォーマットが使っている基板設計CADのものとは違うフォーマットで支給されることはよくあります。
その場合は、ネットリスト変換ツールを使ってフォーマットを変えます。
ネットリスト変換ツール
ネットリストからCADによるフォーマットの違いを自動で判断し変換するだけでなく、比較機能も備えたネットリスト変換ツールもあります。
有料で、それなりの値段なのですが、変換完了までの時間が短いので、テキストエディタで手間暇かけて変換するのであれば、変換ツールを思いきって購入するのも有りでしょう。
変換ツールが無い時には、テキストエディタでフォーマットを直していた時もありましたが、過去の話しになります。
現在は、異なる基板設計CAD間のネットリストフォーマットを自動で変換してくれるソフトが発売されています。
ネットリストの比較
基板設計では、ネットリストを比較する機能を使い「ネットコンペア」と呼ばれる回路図CADから出力されたネットリストと基板設計CADから出力された逆ネットで比較チェックを行っています。
一般的に、基板設計CADに備わっている機能を使い比較チェックを行います。
基板設計CADが使える環境に無い場合やネットリストのフォーマットが異なるネットリストの比較チェックをする場合は、有料のネットリスト比較ツールを使います。
ネットリストの歴史
今から40年くらい前の基板設計が製図用のドラフターを使い手設計だった頃、ネットリストは存在していましたが、コンピューターで配線作業を行わない限り基板設計には無縁なものでした。
ですが、当時でも配線パターンを当時のスーパー・コンピューターで細い絶縁された銅線の経路を自動配線するマルチ・ワイヤー・ボードと呼ばれる基板があり、ネットリストをPC98で作成していたことを思い出します。そのころすでにネットリストと呼ばれていました。
パンチカードに出力されるのですが、間違えて落としてしまうとカード順番がわからなくなり困ったものでした。
バブルが崩壊する何年か前の話です。
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