AD09 第四次课解析

第四讲层次电路图设计第4章层次原理图设计任务描述。但当设计大型、复杂系统的电路原理图时，若将整个图纸设计在一张图纸上，就会使图纸变得过分复杂不利于分析和检错，同时也难于多人参与系统设计。AltiumDesigner支持多种设计复杂电路的方法，它将涵盖以下主题：自上而下层次原理图设计自下而上层次原理图设计第四讲层次电路图设计4.1层次设计对于一个庞大和复杂的电子项目的设计系统，最好的设计方式是在设计时应尽量将其按功能分解成相对独立的模块进行设计，这样的设计方法会使电路描述的各个部分功能更加清晰。为了适应电路原理图的模块化设计，AltiumDesigner提供了层次原理图设计方法。层次电路图的目的。方便用小规格的打印机来打印图纸（如A4图纸）。第四讲层次电路图设计AltiumDesigner支持“自上而下”和“自下而上”这两种层次电路设计方式。层次电路图设计的关键在于正确地传递各层次之间的信号。在层次原理图的设计中，信号的传递主要通过电路方块图、方块图输入／输出端口、电路输入/输出端口来实现,他们之间有着密切的联系。第四讲层次电路图设计层次电路图的所有方块图符号都必须有与该方块图符号相对应的电路图存在（该图称为子图），并且子图符号的内部也必须有子图输入输出端口。同时，在与子图符号相对应的方块图中也必须有输入／输出端口,该端口与子图符号中的输入/输出端口相对应，且必须同名。在同一项目的所有电路图中，同名的输入／输出端口（方块图与子图）之间，在电气上是相互连接的。第四讲层次电路图设计图4-2电机驱动电路原理图（图纸幅面A3）从图4-1可以看出，可以把整个图纸分成上、中、下三个部分，其中：中部分和下部分是相同的。我们先用子图1，子图2，练习自上而下的层次原理图设计。子图1子图2子图5子图3子图4子图6第四讲层次电路图设计4.1.1自上而下层次电路图设计自上而下的层次电路设计操作步骤如下。1．建立一个项目文件2．画一张主电路图（如：Main.SchDoc）来放置方块图（SheetSymbol）符号第四讲层次电路图设计目前还处于放置方块图状态，按Tab键，弹出“SheetSymbol”对话框的，在“Designator”处输入“电机驱动”，在“Filename”编辑框内输入“电机驱动.SchDoc”，重复步骤（6）在原理图上插入第二个方块图(方框图)符号,如图4-4所示。图4-4放入两个方块图符号后的上层原理图第四讲层次电路图设计3．在方块图内放置端口（1）单击工具栏中的添加方块图输入/输出端口工具按钮“”，或者在主菜单中选择“Place”→“AddSheetEntry”命令。（2）光标上“悬浮”着一个端口，把光标移入“隔离部分”的方块图内，按“Tab”键，打开如图4-5所示的“SheetEntry”对话框。第四讲层次电路图设计图4-5“SheetEntry”对话框在该对话框内，几个英文的含义如下：端口位置（Side）：用于设置端口在方块图中的位置。端口类型（Style）:用来表示信号的传输方向。端口的名称（Name）:是识别端口的标识。应将其设置为与对应的子电路图上对应端口的名称相一致。端口的输入/出类型（I/OType）:是表示信号流向的确定参数。它们分别是：未指定的(Unspecified)、输出端口(Output)、输入端口(Input)和双向端口(Bidirectional)。第四讲层次电路图设计（5）在“隔离部分”方块图符号右边一侧单击鼠标，布置一个名为“A_OUT”的方块图输出端口，如图4-7所示。（3）在“SheetEntry”对话框的“Name”编辑框中输入“A_OUT”，作为方块图端口的名称。（4）在“I/O”Type下拉列表中选择“Output”项，将方块图端口设为输出口（如图4-6所示），单击“OK”按钮。图4-7布置的方块图端口图4-6在“SheetEntry”对话框内设置端口A_OUT为输出端口第四讲层次电路图设计（6）此时光标仍处于放置端口状态，单击“Tab”键，再打开的“SheetEntry”对话框，在“Name”编辑框中输入“B_OUT”，“I/OType”下拉菜单中选择“Output”项，单击“OK”按钮。（7）在“隔离部分”方块图符号靠右侧单击鼠标，再布置一个名为“B_OUT”的方块图输出端口。（8）重复步骤（6）~（7），完成C_OUT、D_OUT、VO4、VO5、S5、+5V、GND输入/输出端口的放置（如图4-8所示）,各端口的类型如表4-1所示。图4-8布置完端口的方块图第四讲层次电路图设计第四讲层次电路图设计（9）采用步骤（1）~（4）介绍的方法，再在“电机驱动”方块图符号中添加6个输入、电源和地的端口，在电机驱动的方块图中各端口名称、端口类型（如表4-1所示）。布置完端口后的上层原理图如图4-9所示。图4-9布置完端口后的上层原理图第四讲层次电路图设计4．方块图之间的连线（Wire）在工具栏上按“”按钮，或者在主菜单中选择“Place”→“Wire”命令，绘制连线，完成的子图1、子图2相对应的方块图隔离部分、电机驱动的上层原理图如图4-10所示。图4-10连接好的上层方块图第四讲层次电路图设计5.由方块图生成电路原理子图（1）在主菜单中选择“Design”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令。（2）单击“隔离部分”方块图符号，系统自动在“层次原理图设计.PrjPCB”项目中新建一个名为“隔离部分.SchDoc”的原理图文件，置于“Main_top.SchDoc”原理图文件下层。如图4-12所示。在原理图文件“隔离部分.SchDoc”中自动布置了如图4-13所示的9个端口，该端口中的名字与方块图中的一致。图4-12系统自动创建的名为“隔离部分.SchDoc”的原理图文件图4-13在“隔离部分.SchDoc”的原理图自动生成的端口第四讲层次电路图设计（3）在新建的“隔离部分.SchDoc”原理图中绘制如图4-14所示的原理图。该原理图即是椭圆所框的子图1。图4-14“隔离部分”方块图所对应的下一层“隔离部分.SchDoc”原理图第四讲层次电路图设计至此，完成了上层方块图“隔离部分”与下一层“隔离部分.SchDoc”原理图之间的一一对应的联系。父层（上层）与子层（下一层）之间的联系，靠上层方块图中的输入、输出端口，与下一层的电路图中的输入、输出端口进行联系。如上层方块图中有：A_OUT等6个端口，在下层的原理图中也有A_OUT等6个端口，名字相同的端口就是一个点。第四讲层次电路图设计现在用另一种方法来完成上层方块图“电机驱动”与下一层“电机驱动.SchDoc”的原理图之间的一一对应关系。（4）单击工作窗口上方的“Main_top.SchDoc”文件标签，将其在工作窗口中打开。（5）在原理图中的“电机驱动”方块图符号上单击鼠标右键，在弹出的如图4-15所示的右键菜单中选择“SheetSymbolActions”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令。（6）在“Main_top.SchDoc”文件下层新建一个名为“电机驱动.SchDoc”的原理图，如图4-16所示。（7）在“电机驱动.SchDoc”原理图文件中，自动产生了如图4-17所示的9个端口。图4-16新建的名为“电机驱动.SchDoc”的原理图图4-17在“电机驱动.SchDoc”的原理图内自动建立的9个端口第四讲层次电路图设计（8）在“电机驱动.SchDoc”原理图文件中，完成如图4-18所示的电路原理图。图4-18“电机驱动.SchDoc”原理图（子图2）第四讲层次电路图设计至此，完成了上层原理图中的方块图“电机驱动”与下层原理图“电机驱动.SchDoc”之间一一对应的联系在主菜单中选择“File”→“SaveAll”命令，将新建的3个原理图文件和按照其原名保存。注意：在用层次原理图方法绘制电路原理图中，系统总图中每个模块的方块图中都给出了一个或多个表示连接关系的电路端口，这些端口在下一层电路原理图中也有相对应的同名端口，它们表示信号的传输方向也一致。AltiumDesigner使用这种表示连接关系的方式构建了层次原理图的总体结构，层次原理图可以进行多层嵌套。第四讲层次电路图设计6．层次原理图的切换（1）上层（方块图）→下层（子原理图），在工具栏按层次切换工具按钮“”或在主菜单中选择“Tools”→“Up/DownHierarchy”，光标变成“十”字形，选中某一方块图，单击鼠标左键即可进入下一层原理图。（2）下层（子原理图）→上层（方块图），在工具栏按层次切换工具按钮“”或在主菜单中选择“Tools”→“Up/DownHierarchy”，光标变成“十”字形，将光标移动到子电路图中的某一个连接端口并单击鼠标左键即可回到上层方块图。注意：一定要用鼠标左键单击原理图中的连接端口，否则回不到上一层图。第四讲层次电路图设计小结：4.1.1自上而下层次电路图设计自上而下的层次电路设计操作步骤如下。1．建立一个项目文件2．画一张主电路图（如：Main.SchDoc）来放置方块图（SheetSymbol）符号3．在方块图内放置端口4．方块图之间的连线（Wire）5.由方块图生成电路原理子图（1）在主菜单中选择“Design”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令（2）在原理图中的“电机驱动”方块图符号上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“SheetSymbolActions”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令。6．层次原理图的切换第四讲层次电路图设计4.1.2自下而上的层次电路图设计教学目的及要求：1.了解层次原理图、模块，设计包含子图符号的父图（方块图）、子图的含义2.了解“自上而下”和“自下而上”这两种层次电路设计方法3.熟练掌握自下而上的层次原理图设计教学重点、难点：自下而上的层次原理图设计复习：自上而下的层次电路设计操作步骤如下。1．建立一个项目文件2．画一张主电路图（如：Main.SchDoc）来放置方块图（SheetSymbol）符号3．在方块图内放置端口4．方块图之间的连线（Wire）5.由方块图生成电路原理子图（1）在主菜单中选择“Design”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令用另一种方法来完成上层方块图“电机驱动”与下一层“电机驱动.SchDoc”的原理图之间的一一对应关系。（4）单击工作窗口上方的“Main_top.SchDoc”文件标签，将其在工作窗口中打开。（5）在原理图中的“电机驱动”方块图符号上单击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“SheetSymbolActions”→“CreateSheetFromSheetSymbol”命令。6．层次原理图的切换第四讲层次电路图设计4.1.2自下而上的层次电路图设计AltiumDesigner还支持传统的自下而上的层次电路图设计方法，本节将采用图4-2所示的子图3、子图4、子图5，练习自下而上的设计方法，为电机驱动电路添加电源。1．完成各个子电路图（如：sub3.schdoc、sub4.schdoc、sub5.schdoc），并在各子电路图中放置连接电路的输入/输出端口，（1）启动AltiumDesigner，打开上一节中创建的上层原理图文件“Main_top.SchDoc”。（2）单击主菜单“File”→“New”→“Schematic”命令新建一个默认名称为“Sheet1.SchDoc”的空白原理图文档。将它另存为“Sub3.SchDoc”（如图4-19所示）。图4-19新建Sub3.SchDoc第四讲层次电路图设计（3）在“Sub3.SchDoc”原理图文档中绘制如图4-20所示的电路。图4-20子图3（Sub3.SchDoc）第四讲层次电路图设计（4）在“Sub3.SchD