创建原理图中的电路连接

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Altium Essentials: Creating Hierarchy

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概览

本文介绍如何在 Altium Designer 原理图中建立电路连接,涵盖使用导线实现的物理连接,以及通过网络标签和其他网络标识符实现的逻辑连接。文章还介绍了如何根据设计结构实现跨原理图图纸的连接,并重点介绍 Connectivity Insight 等内置工具,帮助您查看、追踪和浏览整个项目中的网络连接关系。此外,您还将了解用于定义连接关系的各类原理图对象,以及命名和作用范围如何影响对象能否按预期连接。如果您希望更清楚地了解如何在原理图中建立和检查连接关系,本文是一个很好的起点。继续阅读,让您更有信心地开展设计工作。

- 了解物理连接与逻辑连接的区别,以及这两种方式各自适用的原理图场景。
- 了解哪些原理图对象可用于建立连接,包括导线、网络标签、端口、电源端口、总线和图纸入口。
- 了解如何借助 Altium Designer 的 Connectivity Insight 以及相关的选择和高亮显示工具,检查和浏览连接关系。
使用 AI 深入了解:

元件及其相互之间的连接构成了您独特的电子电路。在原理图中,通过连接元件引脚来创建设计的逻辑表示; 在设计印制电路板时,则通过放置实际元件并进行布线来实现相同的连接关系。

如果您正在学习如何组织设计结构和建立连接,以下页面可能会对您有所帮助。

► 了解验证设计项目

► 了解多图纸与层次式设计

► 了解创建多通道设计

► 了解将多个网络组织为总线与信号线束

► 了解设计同步

物理连接与逻辑连接

在原理图上,可以通过在两个元件之间绘制导线来建立连接,这称为物理连接。

也可以在各个元件引脚上分别放置一小段导线和一个网络标签,从而将一个引脚连接到另一个引脚。软件会识别这两个网络片段,并将它们连接成一个网络。这种连接方式称为逻辑连接。

物理连接使用户在分析电路时能够沿着每根导线追踪连接,但导线过多会使原理图显得密集杂乱。另一方面,网络标签可以减少布线量,但用户必须查看整张图纸才能找到所有可能的连接。作为设计人员,您可以自由选择最适合设计的连接方式,也可以混合使用这两种方法。

Animated image showing the difference between physical connectivity and logical connectivity

放置导线以建立物理连接,或使用网络标签建立逻辑连接。

除了在within同一张原理图中建立逻辑连接外,还有一些对象可用于在between不同原理图之间建立逻辑连接。这些连接的建立方式取决于原理图的组织结构: 平面设计或层次式设计。下文将进一步介绍。

有多种不同的网络标识符可用于建立图纸之间的连接。
有多种不同的网络标识符可用于建立图纸之间的连接。

连接洞察

Altium Designer 的 连接洞察功能(设计洞察功能的一部分)可即时显示项目内的连接关系。连接关系以文档树的形式呈现,并可选择显示原理图预览;其中的可选元素提供了一种直观、快捷的方式,便于浏览项目的连接结构。

在默认配置下,连接洞察功能会显示:

  • 当光标悬停在原理图连接对象(导线、端口等)上时,显示相关的网络连接信息。
  • 对对象使用 Alt+Double-click 时,显示树状连接预览图。

此外,还可以将光标悬停在属于某个信号网络的对象上,然后按下 Ctrl+Alt,以使用另一项功能。这会打开一个可选择的树状视图。单击树中所需的图纸,即可快速跳转到该文档。 

要启用或禁用此功能,可在Preferences 对话框的“系统 - 设计洞察”页面中,选中或取消选中Document Tree 条目的Mouse Hover选项。

单击导线以选择网络时,按住 Alt 键,还可以在所有原理图中高亮显示整个设计中的该网络连接(Alt+Click)。
要选择电路中某一点的所有电气连接对象,可以使用主菜单中的 Edit » Select » Connection 命令,或 Active Bar 上的 Select Connection 命令。单击需要选择其电气连接对象的对象后,所有与该对象存在电气连接的对象都会被选中,同时应用过滤,使图纸上的所有其他对象变暗。

用于建立连接的对象

原理图编辑器包含以下用于建立连接的对象。这些对象统称为net identifiers。

网络标识符 功能
总线 用于将一组网络组织在一起,例如 Data[0..7]。网络必须按照特定的命名规则顺序命名(例如 Data0、Data1、… Data7)。总线名称由这些网络名称决定,例如 Data[0..7]。
总线入口 一种图形对象,用于从总线两侧引出两个不同的网络,同时避免这两个网络之间发生短路。在其他情况下无需使用。
图纸外连接器 用于将网络从一张原理图连接到另一张原理图(不用于同一张图纸内的连接)。仅支持水平连接(平面设计)。与端口相比,图纸外连接器的功能有限。
网络标签 一种网络标识符,用于与同一张原理图上具有相同名称的其他网络标签建立连接。网络会自动采用网络标签的名称。网络标签可以放置在元件引脚、导线和总线上。请注意,除非将项目选项配置为使用Global的Net Identifier Scope,否则网络标签不会在图纸之间建立连接。
引脚 引脚放置在原理图符号编辑器中,用于表示元件上的实际引脚。引脚只有一端具有电气连接功能,这一端有时称为引脚的电气端。
端口 用于将网络从一张原理图连接到另一张原理图。在层次式设计中,连接可以是垂直的;在平面设计中,连接可以是水平的(下文将介绍垂直设计和水平设计)。如果在Project Options 对话框的选项选项卡中启用了Allow Ports to Name Nets选项,则会使用端口名称来命名网络。在这种情况下,端口也会在同一张原理图内建立连接,但不会与同名的网络标签连接(了解更多)。
电源端口 无论设计结构如何,电源端口都会与整个原理图项目中所有其他同名电源端口建立连接。网络会自动采用电源端口的名称。如果需要,可以将此网络的作用范围限制在特定的原理图内 (了解更多)。
图纸入口 放置在图纸符号内,用于与该图纸符号对应的子图纸中的同名端口建立连接。如果在Project Options 对话框的Options选项卡中启用了Allow Sheet Entries to Name Nets选项,则会使用图纸入口的名称作为网络名称。
信号线束 用于将任意组合的网络、总线和下级信号线束组织在一起。
导线 一种折线型电气设计图元,用于在原理图上的各点之间建立电气连接。导线类似于实际的电线。
  • 名称相同但类型不同的网络标识符不会自动相互连接。它们是否连接取决于网络命名选项的配置方式。下文将介绍这些选项。

  • 请注意,由网络标识符定义的网络名称不区分大小写。例如,如果两根导线上分别添加了网络标签 abc 和 ABC,它们将被分配到同一个网络 abc (前提是项目的 Net Identifier Scope 允许这样做)。

  • 避免在网络名称末尾使用撇号('),因为该字符是 查询语言中的功能运算符,系统会预期在该字符后还有另一个参数,因此可能会出现错误。

设计结构如何影响连接关系

Related page: 多图纸与层次化设计

如果设计无法容纳在单张原理图图纸上,可以将其分布在多张图纸中。组织多图纸原理图并建立连接关系有两种不同的模型:一种是平面设计,可以将其理解为将一张大原理图拆分成多张较小的图纸;另一种是层次化设计,各图纸以祖父级、父级、子级这样的结构相互关联。

多图纸设计通过在父图纸上放置图纸符号来实现,该符号代表并链接到子图纸,如下图所示。

图纸符号代表(并链接到)下一级图纸。在平面设计中,此结构只能有一层;在层次化设计中,层级深度没有限制。
图纸符号代表(并链接到)下一级图纸。在平面设计中,此结构只能有一层;在层次化设计中,层级深度没有限制。

那么,究竟是什么决定设计是平面的还是层次化的呢?这取决于如何设置网络标识符作用范围,该设置定义了图纸间连接关系的建立方式。可在Project Options 对话框的选项选项卡中进行设置。

请务必记住,对于层次化设计,一个工程只能包含一张顶层图纸。所有其他源文档都必须由图纸符号引用。执行设计验证时,可使用多个顶层文档违规检查来标记不符合此要求的情况。此外,任何图纸符号都不得引用其所在图纸或层级更高的任何图纸,否则会在结构中形成无法解析的循环。

平面设计

Related page: 多图纸与层次化设计

当连接关系直接从一张图纸建立到另一张图纸,而不经过父图纸上的图纸符号时,该设计就称为平面设计。在平面设计中,图纸符号仅代表(并引用)子图纸。由于不存在层次结构,设计中的所有图纸在 Projects 面板中均显示在同一级别。下面的两幅图都展示了平面设计。

平面设计创建起来更简单。平面设计可以包含一张顶层图纸,并在其中为每张子图纸放置一个图纸符号,但这并非必需,因为该顶层图纸并不用于建立图纸间的连接关系。对于仅包含两三张原理图图纸的小型设计,您可能认为顶层图纸并无额外价值。当图纸数量增多时,顶层图纸上逻辑块(图纸符号)的布局可以帮助读者理解电路设计的功能。

同一个设计,左图不含顶层图纸,右图包含顶层图纸——两者都属于平面设计。  Projects panel showing a simple project that is a flat design, with a top sheet
同一个设计,左图不含顶层图纸,右图包含顶层图纸——两者都属于平面设计。

在平面设计中,可以通过端口、跨图纸连接器、电源端口和网络标签建立图纸之间的连接,如上图放大镜所示。建议使用网络标签连接within各图纸内部的网络,并使用端口连接between图纸之间的网络。端口提供的功能比跨图纸连接器更多,包括添加端口交叉引用的功能。此功能会为每个端口添加一个 SheetName[GridReference],指向另一张图纸上与之匹配的端口,如下图所示。

平面设计中的图纸数量没有限制。

每个端口旁都添加了端口交叉引用,指示匹配端口所在的目标图纸及其网格位置。
每个端口旁都添加了端口交叉引用,指示匹配端口所在的目标图纸及其网格位置。

当连接关系直接从一张图纸建立到另一张图纸时,设计就是平面的。这种连接行为通过将网络标识符作用范围设置为 Automatic、Flat 或 Global 来定义。请注意,如果您选择混合使用端口和网络标签来建立图纸间的连接关系,则不能使用 Automatic 选项。在这种情况下,必须手动将 Net Identifier Scope 设置为 Global。

层次化设计

Main page: 多图纸与层次化设计

当图纸间的连接关系从图纸符号向下延伸到该图纸符号所引用的子图纸时,该设计就称为层次化设计。在网络层面,连接关系建立在该图纸符号中的图纸入口与子图纸上同名端口之间。这种连接也称为垂直连接,因为所建立的图纸间连接仅在父图纸与其子图纸之间上下延伸。

在层次化设计中,网络层面的连接从父图纸上的图纸入口向下延伸到子图纸上与之匹配的端口。
在层次化设计中,网络层面的连接从父图纸上的图纸入口向下延伸到子图纸上与之匹配的端口。

层次化设计有两大优势。

  1. 首先,通过原理图图纸的组织方式及其以逻辑块(图纸符号)呈现的方式,可以向读者展示设计的功能。顶层原理图将设计呈现为一组高层功能块,其布局反映了这些功能块在整个电路传统的从左到右、从输入到输出流程中的位置。如有需要,这些功能块还可以进一步细分为更小的功能块,使放置元件的最底层原理图保持相对简单的结构和较少的元件数量。由于每张图纸都相对简单,因此可以使用较小的图纸尺寸,这在打印原理图时是一大优势。
  2. 另一个主要优点是,在层次化设计中追踪信号通常要容易得多,因为 读者只需将父图纸上的图纸入口与子图纸上的端口相匹配,即可沿着各张图纸内的连线追踪信号。

构建层次化设计需要做一些额外的工作。图纸符号需要添加图纸入口 ,顶层图纸还必须布线,以便将信号从一个图纸符号传递到另一个图纸符号。软件提供了一项工具,用于帮助保持图纸入口与子图纸端口同步(对于所有图纸符号,使用 Design » Synchronize Sheet Entries and Ports;对于单个图纸符号,右键单击该图纸符号,然后选择  Sheet Symbol Actions » Synchronize Sheet Entries and Ports)。软件还提供了一些工具,可帮助将较大的设计拆分为小块(Edit » Refactor » Move Selected Subcircuit to Different Sheet)。要了解有关这些结构调整和重构工具的更多信息,请参阅  设计重构页面。

层次化设计可以具有任意层级深度 ,并包含任意数量的原理图图纸。

当图纸之间的连接仅存在于父图纸上的图纸入口与子图纸上对应的端口之间时,该设计就是层次化设计。这种连接行为通过 将网络标识符作用范围设置为 Automatic、Hierarchical 或 Strict Hierarchical 来定义。

多通道设计

Main article: 创建多通道设计

电子设计中包含重复的电路部分是很常见的,例如立体声放大器 或 64 通道调音台。一组称为 multi-channel design 的功能可全面支持此类设计。在多通道设计中,只需绘制一次重复使用的电路 ,然后通过以下任一方式指示软件重复该电路:放置多个引用同一子原理图的图纸符号 ,或配置单个图纸符号,使其按所需次数重复引用的子原理图。编译后的设计会在计算机内存中展开 ,所有元件和连接关系均按照所需次数重复 ,并遵循用户定义的命名规则。

左图中,四个图纸符号 均引用同一张子图纸(PortIO.SchDoc)。右图中,通过 Repeat  关键字将 InputChannel.SchDoc 重复八次。  An example of a multi-channel design where the child schematic is repeated by including the Repeat keword in its Sheet Symbol
左图中,四个图纸符号 均引用同一张子图纸(PortIO.SchDoc)。右图中,通过 Repeat 关键字将 InputChannel.SchDoc 重复八次。

您绘制的逻辑设计实际上从未被展平; 它始终保持为多通道原理图。将其传递到 PCB 布局时,实体元件和网络会按所需次数展开,您还可以完整使用在原理图与 PCB 之间协同工作时提供的交叉探查和交叉选择工具。PCB 编辑器还提供了一项工具,可将一个通道的元件布局和布线复制到所有其他通道,并能轻松移动整个通道或调整其方向。有关多通道设计的更多信息,请参阅多通道设计文档。 

多通道设计必须采用层次化结构,因为软件使用此结构模型在内存中实例化各个通道。

对于多通道设计,请将 Net Identifier Scope 设置为 Automatic、Hierarchical 或 Strict Hierarchical。

软件会使用 Project Options 对话框的 Multi-Channel 选项卡上所选的命名规则 ,处理重复的元件和网络。

设置网络标识符作用范围

Dialog page: 项目选项

软件使用 Net Identifier Scope 的当前设置 来确定如何在原理图图纸之间建立连接。Net Identifier Scope 在 Project Options 对话框(Project » Project Options)的选项 选项卡中配置。

请选择适合您设计结构的 Net Identifier Scope 模式。
请选择适合您设计结构的 Net Identifier Scope 模式。

下图展示了 Global、Flat 和 Hierarchical 选项的行为。

以下简单示例展示了三种主要模式(全局、扁平、层次化)各自建立连接的方式。 Configuring the Net Identifier Scope, example of what connects with the Flat option Configuring the Net Identifier Scope, example of what connects with the Hierarchical option
以下简单示例展示了三种主要模式(全局、扁平、层次化)各自建立连接的方式。

除上述三个选项外,还有一个 Automatic 选项。通常,最好将 Net Identifier Scope 保持设置为 Automatic。软件会根据图纸结构以及是否存在端口和图纸入口,从这三个选项中选择最合适的一个。

设置为 Automatic 时,软件会根据以下条件 自动选择要使用的三种主要网络标识符模式之一:

  • 如果顶层图纸上有图纸入口,则使用 Hierarchical。
  • 如果没有图纸入口 ,但存在端口,则使用 Flat。
  • 如果既没有图纸入口,也没有端口,则使用 Global。

Strict Hierarchical 模式会将所有电源端口的作用范围限定在各自图纸内。在此模式下,必须使用端口和图纸入口,将所有电源和接地 网络连接到各张子图纸。您也可以不使用 Strict Hierarchical 模式,而是为希望局部化的电源网络放置图纸入口和端口,从而仅对选定的图纸实现这一行为。了解有关电源网络的更多信息。

网络的命名方式

每次在元件引脚之间放置导线时,都会建立连接。设计中的每个网络都会被赋予一个名称。如果您没有放置可用于命名该网络的网络标识符,软件就会根据网络中的某个引脚为其命名,例如 NetR7_1 ,如下图所示。如果之后更改了元件位号, 系统生成的网络名称也会随之更改,这些更改必须在原理图与 PCB 之间传递,以保持同步。

对于没有网络标识符的网络,系统会根据网络中的某个引脚 为其生成名称。
对于没有网络标识符的网络,系统会根据网络中的某个引脚 为其生成名称。

网络标签始终会为其所连接的网络命名。默认连接点位于网络标签的左下角,移动时会以一个小十字标示。

对于其他网络标识符,只有在 Project Options 对话框的选项选项卡中,在 Netlist Options 区域启用相应选项后,它们才会为网络命名。

不同类型的网络标识符不会自动相互连接。例如,即使启用了 Project Options 对话框中的 Allow Ports to Name Nets 选项,名为 Inta 的端口也不会连接到名为 Inta 的网络标签。它们必须通过导线连接。下图展示了一个示例。

  

同一网络上的多个网络标识符

在同一张原理图中,同一网络上不能放置多个名称不同的网络标签。验证时会检测到这种情况并将其标记为错误。但是,如果某个网络出现在不同的原理图上,则允许该网络在这些原理图上具有多个网络标识符。

利用此功能,您可以:

  • 在层次结构的不同层级更改网络名称,以更准确地反映该网络在相应原理图中的功能。
  • 复用子原理图,而无需重命名其中的网络。

默认设置不允许存在多个网络标识符。如果验证时检测到这种情况,软件将发出警告。如果您的设计需要使用多个网络标识符,则需要执行以下任一操作:

  • 在 Project Options 对话框的 Error Reporting 选项卡中更改 Nets with multiple names 错误检查的设置,或者,
  • 在每个警告处放置一个 No ERC 标记,然后在 Properties 面板的 No ERC 模式下选择 Specific Violations,定义要抑制的错误,从而抑制特定警告。请注意,您可以右键单击 Messages 面板中列出的警告,或右键单击原理图中标记违规的彩色波浪线,来放置 No ERC 标记。选中 No ERC 标记后,可以在 Properties 面板中更改其形状和颜色。

控制网络命名的选项

Dialog page: 工程选项

最终,每个网络在 PCB 上只能有一个名称(一个 PCB 网络不能有两个名称,除非您使用 Net Tie 有意连接两个网络)。软件会自动处理具有多个名称的网络,使其在工程中仅保留一个名称,但该名称可能并非您预期的名称。在 Project Options 对话框的 Options 选项卡的 Netlist Options 区域中,有多个选项可用于控制网络名称的选择方式。有关各选项的详细信息,请参阅 工程选项对话框页面。

设置这些选项时,建议启用 Allow Ports to Name Nets 和 Higher Level Names Take Priority 选项。同时,在每张原理图的重要网络上合理使用网络标签,以确保所有重要网络(包括跨原理图的网络)均已命名,并确保高层原理图中指定的名称也用于低层原理图。

启用多个网络命名选项时,网络命名的优先级如下:

  • 如果 Power Port Names Take Priority 选项处于关闭状态,顺序为:网络标签、电源端口、端口、引脚。
  • 如果 Power Port Names Take Priority 选项处于开启状态,顺序为:电源端口、网络标签、端口、引脚。

两个独立网络具有相同名称

另一种可能出现的网络命名问题是,在不同原理图上使用了相同的网络名称来标记不同的网络。验证时,Duplicate Nets 错误检查会检测到这种情况。在存在此问题的情况下,不能将设计传输到 PCB。否则,这两个独立网络将在设计传输过程中合并为一个 PCB 网络。

要解决此问题,可以启用 Project Options 对话框中 选项选项卡上的 Append Sheet Numbers to Local Nets 选项。启用此选项后,所有局部网络的名称后都会附加 SheetNumber 参数的值,如下图所示。

Example of how a duplicated net name, Input, appears on the schematic Editor tab  Example of how a duplicated net name, Input, appears on the schematic compiled tab
由于网络标签 Input 已在多张原理图中使用,因此启用了 Append Sheet Numbers to Local Net 选项,以防止出现网络重复错误。
单击已编译的原理图选项卡即可查看其效果(右图),请注意,网络名称后已附加了 _2。

只有为每张原理图分配了唯一的 SheetNumber,Append Sheet Numbers to Local Nets 选项才会生效。每张原理图的 SheetNumber 参数可在 Properties 面板的文档选项模式下的 Parameters 选项卡中指定。除了手动为每张原理图分配唯一编号外,您也可以运行 Tools » Annotation » Number Schematic Sheets 命令,打开 工程图纸编号对话框。此对话框可用于为所有原理图分配唯一的 SheetNumber(每张原理图的简单数值编号)和 DocumentNumber(通常用于公司指定的文档编号)。

有意连接两个网络

在某些情况下,您需要有意连接两个不同的网络。这不是简单的命名问题,而是设计要求将两个网络短接。例如,您可能需要以受控方式连接模拟地和数字地。

这可以通过 Net Tie 元件连接两个网络来实现。Net Tie 元件实际上就是一个受控短路连接,可让您决定网络在电路板上的连接位置。在原理图上,Net Tie 元件具有两个或更多引脚,每个引脚连接到一个需要短接的网络。该元件的 Component Type 属性设置为 Net Tie,如下所示。

在原理图中,使用 Net Tie 元件将单个时钟信号连接到两个 FPGA 时钟引脚。
在原理图中,使用 Net Tie 元件将单个时钟信号连接到两个 FPGA 时钟引脚。

请注意,这些引脚在原理图上not通过导线相互连接(它们在原理图上并未短接),但它们在 PCB 封装内部are连接在一起。

在 PCB 端,封装的焊盘数量与原理图符号的引脚数量相同,焊盘之间通过铜连接。在下方示例图中,使用一段走线将两个方形焊盘连接起来。这是在 PCB 库编辑器中的封装内完成的。PCB 的 Component Type 属性也设置为 Net Tie。

软件会自动忽略 Net Tie PCB 元件内部形成的短路,因此不会产生 DRC 错误。

PCB 上的同一个 Net Tie 元件;Net Tie 封装中的焊盘(已选中)通过走线短接。
PCB 上的同一个 Net Tie 元件;Net Tie 封装中的焊盘(已选中)通过走线短接。

使用 Net Tie 元件连接两个不同网络时,每个网络在整个原理图和 PCB 中都会保留各自的名称。

  • 创建 Net Tie 符号和封装时,有两种 Net Tie 元件类型模式:一种将 Net Tie 包含在 BOM 中(例如,Net Tie 是短接跳线时),另一种将其从 BOM 中排除(例如,Net Tie 只是一段铜连接时)。请选择所需的元件类型。
  • 在电路板上为 Net Tie 布线时,可以使用任意布线模式away从 Net Tie 焊盘引出走线。要into向 Net Tie 焊盘布线,必须切换到 Ignore Obstacle 模式。

► Net Tie 元件布线演示

电源网络

这些设置的默认行为是假定电源网络为全局网络,即 您希望在每张原理图图纸上都能使用这些网络。要接入电源网络, 请放置一个具有所需网络名称的电源端口,然后将元件连线到该电源端口。编译设计时,项目中所有图纸上连接到同一电源网络的引脚都会连接在一起。

决定电源端口连接到哪个网络的是网络名称,而不是符号的样式——这三个高亮显示的电源端口均连接到 GND 电源网络。
决定电源端口连接到哪个网络的是网络名称,而不是符号的样式——这三个高亮显示的电源端口均连接到 GND 电源网络。

电源网络局部化——全局设置

如前所述,在层次化设计中,可以通过将网络标识符作用域设置为 Strict Hierarchical 选项,使电源网络的作用域局限于各张原理图图纸。这种方式会将每张图纸上的所有电源网络都局部化,因此必须像信号网络一样,手动将它们连接起来。如果未将它们连接起来, 每张原理图图纸上的每个电源网络都会产生一个 Duplicate Net Name 错误。您还需要调整连接矩阵设置,以允许端口连接到电源端口。

如果将 Net Identifier Scope 设置为 Strict Hierarchical, 
如果将 Net Identifier Scope 设置为 Strict Hierarchical, 就必须通过连线将每个电源网络连接到使用它的每张图纸。

在图纸之间连接局部化的电源网络

在层次化设计中,连接已局部化的电源网络与连接其他网络的方式相同:将子图纸上的端口连接到父图纸中图纸符号上的图纸入口。请注意,对于电源网络,这种方式仅支持单独的电源网络,不支持已捆绑到总线中的电源网络()。

如果您正在创建多通道设计,并希望使用 Repeat 语句为每个通道提供独立的专用电源网络(如下所示),则可以采用这种方式,因为您通过图纸入口与端口的组合仅向每个通道传入一个网络。只要设计通过每组图纸入口与端口从父图纸向子图纸连接的都是单个电源网络,就能正确生成网表。

局部化的电源网络可以分配给多通道设计中的各个通道,但它们必须以单独网络而非总线的形式在层次结构中上下传递。局部化的电源网络可以分配给多通道设计中的各个通道,但它们必须以单独网络而非总线的形式在层次结构中上下传递。

如果您希望将多个电源网络捆绑为总线,并通过设计层次结构传递该总线,则这些网络必须是普通网络,不能使用电源端口进行连接。

电源网络局部化——单独设置

层次化设计中的某个特定电源网络 (即将 Net Identifier Scope 设置为 Hierarchical 的设计,或者顶层图纸包含图纸入口且 将 Net Identifier Scope 设置为 Automatic 的设计——了解有关设置网络标识符作用域的更多信息) 也可以通过将电源端口连线到特定原理图图纸上的端口,使其仅在该图纸内局部化。

此处的 3V3 电源网络仅在这张图纸上局部化,因此还必须在父图纸上手动连线。GND 和 5V 网络仍为全局电源网络。
此处的 3V3 电源网络仅在这张图纸上局部化,因此还必须在父图纸上手动连线。GND 和 5V 网络仍为全局电源网络。

电源网络与隐藏电源引脚

早期版本的 Altium 设计软件包含支持使用隐藏原理图元件引脚的功能和选项。当设计只有一个电源网络和一个接地网络时,这项功能很实用:通过隐藏电源引脚,即可将所有器件上的电源引脚自动连接到各自对应的网络。它最常用于多部件元件,让您无需在原理图上显示这些元件的电源引脚。  

如今,电子设计通常具有多个电源网络和接地网络。这些网络并非只需布线到相关电源引脚即可; 供电设计现已成为电路板设计成功与否的关键因素。 

随着供电网络设计方式的变化,隐藏元件引脚并让软件自动连接这些引脚的需求已大幅减少, 如今大多数设计人员都反对这种做法。因此,软件不再支持将引脚定义为隐藏状态并预先指定其网络名称。采用这种设计方式的旧项目,在最新版本的 Altium 设计软件中打开时,仍能正确生成网表。

动态编译

Related page: 验证设计项目

当您用导线连接两个引脚时,您只是在表达设计意图,而不是创建实际的网络。只有在编译项目时,才会创建网络。编译过程不仅会提取元件及其连接方式的详细信息,还会提取详细的元件参数和设计参数信息。项目编译后生成的模型称为统一数据模型。

每次用户操作后,设计数据模型都会通过动态编译进行增量更新,由此形成所谓的动态数据模型(DDM)。整个过程自动完成,无需手动编译项目。借助动态编译,设计连接模型也会在每次用户操作后进行增量更新。对于设计项目,自动编译过程会执行以下三项任务:

  1. 实例化设计层次结构。
  2. 建立所有设计图纸之间的网络连接关系。
  3. 为设计构建内部动态数据模型(DDM)。

这可确保任何设计更改都会立即反映在 Navigator和 项目 面板中。

要根据编译器设置检查 DDM 中的逻辑、电气和绘图错误,必须验证项目。您可以从主菜单中选择 Project » Validate Project 命令,或在“项目”面板中右键单击项目条目,然后从快捷菜单中选择 Validate Project命令,以执行此操作。  

编译器检测到的所有违规项都会以警告和/或错误的形式列在 Messages 面板中。 编译器检查源文档中的违规项时,会使用 Project Options 对话框中 错误报告 和  连接矩阵 选项卡上定义的选项(具体取决于项目类型)。

动态数据模型

软件的一项核心要素是统一数据模型(UDM)。通过自动执行动态编译,软件会创建一个统一、完整的模型,作为设计流程的核心。软件中的各种编辑器和服务(包括原理图和 PCB 编辑器)都可以访问和操作模型中的数据。UDM 并非为各个设计领域使用独立的数据存储,而是采用能够容纳设计各方面所有信息的结构,包括元器件及其连接关系。这个处于设计流程核心的统一、完整的模型由动态设计编译生成。这意味着,从打开项目的那一刻起,统一数据模型就已可用,无需额外进行手动编译——这才是真正的动态数据模型(DDM)。因此, 每次用户操作后,模型都会进行增量更新(编译)。您可以在原理图设计中自由放置、连线、重新排列、重命名、 添加和 删除内容。

PCB 设计编译过程由原理图和 PCB 编辑器之外的代码管理。这种方式有诸多优势,其中最重要的是,设计的统一数据模型独立于各个原理图和 PCB 编辑器。UDM 包含设计中每个元器件 及其相互连接方式的详细描述。

软件会管理原理图与 PCB 之间的连接数据。
软件会管理原理图与 PCB 之间的连接数据。

由于编译是动态进行的,以下位置和操作无需针对设计编译执行任何额外的手动操作:

  • Navigator 和 Projects 面板
  • ActiveBOM
  • 执行 ECO
  • 交叉探查
  • 网络颜色高亮显示
  • 引脚交换
  • 元器件交叉引用

要在动态编译后刷新项目视图和 Navigator 面板,请使用 Projects 和 Navigator 面板右键菜单中的 Refresh 命令。要在动态编译后自动刷新项目视图和 Navigator 面板,请在 高级设置对话框中启用 Schematic.DynamicCompiler.Navigator.Autorefresh 选项。

放置一个编译屏蔽,以便对尚未准备好进行错误检查或传输到 PCB 编辑器的设计部分执行 hide。准备就绪后,单击控件以折叠屏蔽区域,使其中的电路纳入编译过程和设计传输。

编译屏蔽属于一类称为设计指令的对象。使用这些对象可向原理图添加设计级指令,例如:指定网络类成员、标识编译器应忽略特定违规的位置、标识一组构成差分对的网络等。将鼠标悬停在图像上可查看编译屏蔽的演示。

那么,如何与统一数据模型交互,例如在整个设计中追踪某个网络呢?您可以通过 Navigator 面板来实现。

检查连接关系

Panel page: Navigator 面板

如果设计规模较大且分布在多张图纸上,追踪和验证设计中的连接关系可能会变得困难。为帮助完成这一过程,您可以使用 Navigator 面板。该面板提供整个已编译设计的视图。 

使用该面板的基本方法如下:

  • 单击面板顶部的  Ellipsis button on the Navigator panel, click to configure the navigation preferences 按钮,打开 Preferences 对话框并启用所需的 Highlight Methods,以设置浏览行为。也可以在面板中右键单击感兴趣的对象,然后使用菜单选项配置导航行为,如下图所示。
  • 在面板的 Documents for 区域中设置浏览范围。 要浏览整个设计,请选择 Flattened Hierarchy。
  • 单击列表 Instance 部分中的元器件可跳转到该元器件;展开元器件可定位或跳转到某个引脚。
  • 单击 Net /Bus 部分中的网络或总线可跳转到该网络或总线。
  • 单击时按住 Alt 键, 可同时跳转到原理图和 PCB 中的对应对象。

单击 Navigator 面板中的元器件或网络,可定位该元器件或网络,并在整个设计中追踪其连接关系。右键单击可访问显示选项。将光标悬停在图像上,可查看同时导航到原理图和 PCB 上元器件的演示(在 Navigator 面板中单击时按住 Alt,即可同时定位 PCB 对象)。
单击 Navigator 面板中的元器件或网络,可定位该元器件或网络,并在整个设计中追踪其连接关系。右键单击可访问显示选项。将光标悬停在图像上,可查看同时导航到原理图和 PCB 上元器件的演示(在 Navigator 面板中单击时按住 Alt,即可同时定位 PCB 对象)。

导航到电路板上的元器件

除了通过 Navigator 面板定位原理图和 PCB 上的元器件(需按住 Alt)之外,您还可以直接从原理图导航到 PCB 上的引脚、元器件、网络、总线和线束。

例如,当您单击以定位原理图上的某个元器件时,也可以同时定位 PCB 上的同一元器件。

操作方法如下:

  • 在 Highlight Methods 中启用 Selecting 选项,并在 Preferences 对话框的 System - Navigation 页面中,启用 Cross Select Mode 部分内所需的选项。
  • 在原理图和 PCB 编辑器中均启用交叉选择(Tools » Cross Select Mode)。

这些选项用于配置导航和交叉选择行为。
这些选项用于配置导航和交叉选择行为。

现在,当您在原理图上选择引脚、元器件、网络、总线或线束时,PCB 上的对应对象也会被选中,如下图所示。

在原理图上选择元器件和网络时,PCB 上的对应对象也会被选中。交叉选择也支持从 PCB 到原理图的反向操作。
在原理图上选择元器件和网络时,PCB 上的对应对象也会被选中。交叉选择也支持从 PCB 到原理图的反向操作。

在项目结构中搜索元器件和网络

浏览面板中的结构,找到感兴趣的元器件或网络,然后双击该对象,即可在项目的原理图文档中显示该对象的实例。使用 Preferences 对话框中系统 - 导航页面上的选项,可指定对象的高亮显示行为(缩放、调暗、选择等)。

在设计空间中右键单击并选择 Clear Filter 选项,即可清除原理图或 PCB 编辑器中对象的高亮显示或选中状态。

Navigator 面板也提供项目对象导航功能,可显示设计对象及其关联数据的详细层次结构。系统 - 导航首选项设置决定了 Project 和 Navigator 面板的对象高亮显示行为。

连接高亮显示

连接导航选项可显示 Projects 面板中所选对象的连接关系。双击面板对象层次结构列表中的某个条目(例如网络),即可在原理图中高亮显示其互连关系。

预览功能通过 Preferences 对话框的 系统 – 导航 页面中 Highlight Methods 部分的 Connectivity Graph 选项启用。选中附加的“包括 Power Parts”选项,还可查看与所选对象相关联的电源对象的连接关系。

全局网络高亮显示

按住 Alt 键并单击导线以选择网络(Alt+Click),即可在所有原理图中高亮显示该网络在整个设计中的连接关系。该网络在所有原理图中的实例都会高亮显示,而其他对象则会变暗,只需一个简单操作,即可直观地显示信号或电源在设计中的传输路径。

单击空白区域即可清除网络高亮显示,其行为由 Preferences 对话框的 系统 - 导航页面 中的 Highlight Methods 设置决定。请注意,取消选中 Dimming 选项将禁用网络高亮显示功能。

交叉探查与交叉选择

除了能够从一个编辑器选择另一个编辑器中的对象(交叉选择)之外,Altium Designer 还支持交叉探查。交叉探查有两种模式:连续模式(停留在源编辑器中)和跳转模式(跳转到目标编辑器)。您还可以从各种面板和对话框中执行交叉探查,例如 Messages 面板和 Engineering Change Order 对话框。要了解更多信息,请参阅交叉探查与选择页面。

配置网络颜色

Main page: 为网络应用颜色

为提高原理图的可读性,并使 PCB 编辑器中的网络和布线操作更加便捷,可以为原理图连线以及 PCB 网络和布线应用颜色。

在原理图编辑器中,可以使用 View » Set Net Colors 子菜单中的命令为网络或总线应用高亮颜色,如下图所示。 这些颜色可随时通过 Update PCB 命令传递到 PCB 编辑器。

在 PCB 编辑器中,Connection Lines 的默认颜色和可见性在 PCB 视图配置面板的 System Colors 部分中配置。请注意,此默认颜色在创建网络时应用(即首次从原理图传递设计时),更改此选项不会改变现有连接线的颜色。

在 PCB 编辑器中,每个网络所应用的颜色显示在 PCB 面板的网络模式中。请查看网络名称旁复选框的背景颜色,如下图右下角所示。

颜色始终应用于未布线的网络(连接线)。要在已布线的网络上显示颜色,请选中 PCB 面板中网络名称旁的复选框,并在 Preferences 对话框的 Board Insight 颜色覆盖页面中配置显示选项。在下图中,覆盖颜色的基本图案设置为 Solid,缩小行为设置为 Override Color Dominates。

原理图中应用的网络颜色会通过“更新 PCB”命令传递到 PCB。配置 PCB 颜色覆盖功能,以控制这些颜色在电路板上的显示方式。原理图中应用的网络颜色会通过“更新 PCB”命令传递到 PCB。配置 PCB 颜色覆盖功能,以控制这些颜色在电路板上的显示方式。

在原理图和 PCB 编辑器中,按 F5 可开启或关闭网络颜色覆盖功能。您可能还需要刷新屏幕(End)。

更改 PCB 网络的颜色

并非总能为原理图连线应用颜色并将其传递到 PCB。在这种情况下,仍可在 PCB 编辑器中为连接线和布线应用颜色。要在设计传递后更改网络的颜色,请在 PCB 面板的 Nets 模式中双击网络名称。单个网络的颜色可在编辑网络对话框中修改。

要更改多个网络的颜色,请使用 PCB 面板的 Nets 模式:

  • 使用标准的 Windows 多选操作(Shift+click 或 Ctrl+click)选择多个网络类或多个单独的网络。
  • 右键单击所选对象,然后从右键菜单中选择 Change Net Color 命令,为所选网络指定新颜色。
  • 再次右键单击并选择 Display Override » Selected On,为所选网络启用颜色覆盖功能。

通过更改网络连接线的颜色并启用显示覆盖功能,提高网络的可见性。
通过更改网络连接线的颜色并启用显示覆盖功能,提高网络的可见性。

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