多图纸和多通道设计

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上级页面:用原理图捕捉设计创意

最初,人们使用一张尺寸足以填满整张大制图桌的图纸来绘制原理图,然后再用专门的大幅面复印机对其进行复制。但随着时代的变迁,人们开始转用台式机绘制原理图,将其存储在服务器上,并使用小型激光打印机进行打印。

这种变化意味着,无论设计简单与否,通过多图纸设计,均可以方便人们更好地展示和理解设计。即使设计并不特别复杂,但多图纸设计功能仍然有其优势。

例如,一个设计可能包含各种模块化元素。通过将这些模块作为单独文档进行维护,多名设计人员可以同时处理一个项目。将设计分解为逻辑模块的做法还可以极大地提高设计的可读性。对于需要在产品生命周期后期读取和理解原理图的用户而言,可读性是一个重要的考虑因素。多图纸设计的另一个优点是,当设计由多张图纸构成且每张图纸上的元件数量较少​​时,用户可以使用小幅面打印设备(例如,激光打印机)进行打印。

如果您计划采用多图纸设计,则您需要考虑两个因素:

  • 图纸的结构关系;和
  • 图纸上电路间的电气连接方法。

您的选择将根据每个项目的规模和类型,以及您的个人喜好而有所不同。

本文重点介绍多图纸设计的图纸间结构关系、工作原理以及可用于创建多图纸设计的工具和技巧。欲了解有关如何创建连接的更多信息,请参阅“创建连接”一文。

平行式或层次式设计

诚如上文所述,作为设计人员,您需要决定原理图图纸的组织方式以及跨页连接方式。但是,这些决定并不是彼此孤立的。当您选择结构时,您还需要选择如何创建跨页连接。

多图纸设计有两种结构可供选择:平行式设计结构或层次式设计结构。

平行式设计和层次式设计采用相同的方法连接主图纸和子图纸——一个设计是平行式设计还是层次式设计取决于它所使用的连接创建方式

平行式设计

在平行式设计中,您可以将设计看作是一张被切割成多张小图纸的大图纸——在平行式设计中,所有图纸均存在于同一层上。在平行式设计中,设计人员可以直接在任意两张图纸之间创建连接——这种类型的连接称为横向连接。

在平行式设计中,您可以选择是否使用顶层图纸。如果使用顶层图纸,则设计中的每张图纸会有一个对应的图表符(但不包括任何导线)。平行式设计可以有任意数量的图纸。

图一——无顶层图纸的平行式设计;图二——有顶层图纸的相同设计。请注意,顶层图纸没有导线,仅显示设计中包含的图纸。 
图一——无顶层图纸的平行式设计;图二——有顶层图纸的相同设计。请注意,顶层图纸没有导线,仅显示设计中包含的图纸。

上面两张图均显示的是平行式设计(左边的版本没有顶层图纸,右边的版本有顶层图纸)。对于只有两张或三张原理图图纸的小型设计,您可能会认为使用顶层图纸毫无意义。但随着图纸数量的增加,顶层图纸将有助于读者通过逻辑块(“图表符”)在图纸上的排列方式了解电路设计的功能。由于没有层次结构,平行式设计中的所有图纸均显示在“项目”面板中的同一层次上。

层次式设计

对于层次式设计而言,一个项目只能包含一张顶层图纸,这一点很重要。所有其他源文档必须通过图表符引用。在执行设计验证时,可以使用多个顶层文档违规检查来标记项目存在多张顶层图纸的情况。此外,图表符无法引用其所在层次或更高层次的图纸,因为这会导致结构中出现一个无解循环。

层次式设计是一种使用“图表符”在图纸间创建主从关系的设计,并且其通过“图表符”中的“图纸入口”创建连接(而非直接将一张图纸上的“端口”连接到另一张图纸上的“端口”)。

在平行式设计中,子图纸通过在图表符中定义其文件名得到识别;而在层次式设计中,子图纸还可以包含通过引用更低层次图纸,从而在结构中创建另一个层次的图表符。下图显示了包含三个层次的层次式设计。

在层次式设计中,树形结构中显示的结构由图表符创建的主从关系确定。
在层次式设计中,树形结构中显示的结构由图表符创建的主从关系确定。

在层次式设计中,子图纸上的信号通过“端口”(向上连接到主图纸上的匹配“图纸入口”)离开图纸。主图纸包含将子信号传输至另一个图表符中的“图纸入口”的导线。之后,子信号向下传输至第二个子图纸上的匹配“端口”,具体如下图所示。

The connectivity is from a Port on the child sheet up to a matching Sheet Entry in the Sheet Symbol on the parent sheet

这种主从图纸结构的层次数量不限,并且层次式设计可以包含任意数量的图纸。

跨页连接由“网络标识符范围”确定。“网络标识符范围”在“项目选项”对话框的“Options”选项卡中设置。欲了解有关“创建连接”的更多信息,请参阅“Creating Connectivity”一文。请注意,“网络标识符范围”包含一个“自动”选项。除非您有特殊连接需求,否则建议使用该选项。

层次式设计的另一个优点是它为交付复杂设计复用系统提供了平台。复杂设计复用系统以两种方式交付,具体取决于数据的存储方式(即,基于文件的系统或基于服务器的系统)。

  • 基于文件的系统被称为“器件式图纸”。在该系统中,您可以将“器件式图纸”库中的现有原理图直接放入正在创建的设计中。欲了解有关“器件式图纸”的更多信息,请参阅“Device Sheets”一文。
  • 基于服务器的系统被称为“托管图纸”。在该系统中,您可以将托管内容服务器中的现有原理图直接放入正在创建的设计中。欲了解有关“托管图纸”的更多信息,请参阅“Managed Sheets”一文。

创建多图纸设计

只需将第二张原理图图纸添加到项目,即可创建一个多图纸设计。如果您计划创建没有顶层图纸的平行式设计,则您仅需继续向项目添加原理图图纸并确认“网络标识符范围”设置正确即可。

如果您希望使用图表符来引用较低层次图纸,则您可以放置​​并手动编辑图表符以正确引用较低层次图纸;或者,您也可以使用各种内置命令获取帮助,具体如下所述。

引用子图纸

“图表符”通过“文件名”属性引用较低层次图纸。请注意,该字段仅可包含原理图文件名,而非该文件位置的路径(位置数据实际上存储于“项目”文件中)。

“文件名”属性将该图表符链接到子原理图图纸。
“文件名”属性将该图表符链接到子原理图图纸。

请注意,子原理图不必与主原理图存储在同一文件夹中。如果文件存储在主原理图存储文件夹下的文件夹中,则使用相对文件引用。如果文件存储在其他位置,则使用绝对文件引用。在此类项目中重新定位文件时请谨慎操作;或者,请使用“项目打包程序”压缩文件(因为它会在压缩项目时解析文件路径)。

创建层次结构

本软件包含许多命令,可让您快速有效地构建多文档层次结构。您使用的命令将取决于您的个人设计方法——可大致分为自上而下或自下而上。这些命令将比手动创建层次结构更有效,因为它们会处理过程中所需的所有元素,例如,添加“图纸入口”、创建新原理图图纸、放置“端口”等。

使用该命令自上而下构建层次结构:

  • “设计»从图表符创建图纸”——使用该命令在指定图表符下创建一张新的原理图图纸。将“端口”添加到子图纸以匹配在“图表符”中找到的任何“图纸入口”。您无需为“图表符”未包含所有图纸入口而感到担心。您可以按照下文所述,在添加新的图纸入口后,重新同步“图纸入口”和“端口”。

使用该命令自下而上构建层次结构:

  • “设计»从图纸创建图表符”——使用该命令从指定原理图图纸创建符号。如需使用该命令,请首先切换到要包含新增“图表符”的图纸,然后启动该命令。“图表符”将包含一个“图纸入口”,以匹配其找到的每个“端口”。如果在后续阶段添加或删除“端口”或“图纸入口”,则您可以按照下文所述重新同步。

使用该命令重新组织电路在设计中的放置方式:

  • “编辑»重构»移动选中子电路至不同图纸”——使用该命令将选中的元件和导线移至项目中的不同图纸上。“选择目标文档”对话框将打开,您可以在其中选择项目中的任何现有原理图。该命令将在下文中进一步描述。

之所以提供在图纸间移动元件的专用命令,是因为标准“剪切和复制”命令会自动重置每个元件中的唯一标识符。唯一标识符将原理图元件与PCB元件联系起来。如果原理图元件的唯一标识符被重置,则每当同步设计时(使用“设计»更新”命令时),软件均会提示您尝试通过位号标识符进行匹配。如有需要,可以使用PCB编辑器中的“项目»元件链接”命令重新同步唯一标识符。

了解有关“Design Synchronization”的更多信息。

重组设计

主要文章:设计重构

设计通常是一个非结构化的有机过程。设计人员可能同时围绕不同电路段迸发出设计创意,并根据设计理念的发展逐渐完善电路段的设计。这意味着起初结构清晰、布局整齐的原理图可能会逐渐变得拥挤不堪、组织涣散。虽然您可以通过“剪切”、“复制”和“粘贴”来重新组织原理图设计,但这有时并不是最好的办法。

为什么不剪切复制呢?因为在放置每个元件时,软件均会为其分配一个唯一标识符,并且每当剪切/复制和粘贴元件时,该标识符均会自动重置。这种唯一标识符管理是为了确保在设计中仅使用每个唯一标识符的一个实例(因为它是将原理图元件链接到PCB元件的关键字段)。如果设计尚未传输至PCB编辑器,则可以使用“剪切”/“复制”/“粘贴”方法;反之则最好使用重构工具。

移动子电路至不同图纸

在图纸之间移动电路段的最简单方法是选中该段电路,然后运行“编辑»重构»移动选中子电路至不同图纸”命令。“Choose Destination Document”对话框将打开,待您选中目标图纸并单击“确定”后,屏幕将显示目标图纸,子电路将浮动在光标上方并随时可以放置。

使用“移动选中子电路至不同图纸”命令,可以轻松地将一段选中电路移动至项目中的不同图纸上。
使用“移动选中子电路至不同图纸”命令,可以轻松地将一段选中电路移动至项目中的不同图纸上。

了解有关“Design Refactoring”的更多信息。

同步端口和图纸入口

如果您在重组设计的过程中移动了元件和导线,则您可能还需要将子图纸与其“图表符”重新同步,以便每个“端口”均有一个匹配的“图纸入口”。上述操作使用“同步图纸入口和端口”命令完成,您可以将该命令用于:

  • 一个特定的“图表符”——右键单击​​“图表符”以显示上下文菜单,然后选择“图表符操作»同步图纸入口和端口”命令以单独分析光标下方的“图表符”。
  • 设计中的所有“图表符”——选择“设计»同步图纸入口和端口”命令以分析整个设计中的所有“图表符”,根据对话框底部的“只显示不匹配图表符”选项,对话框将包含设计中每个“图表符”的对应选项卡。

运行上述两个命令,均会打开“同步端口到图纸入口”对话框。该对话框将在右侧列出匹配的端口/图纸入口,并在左侧的两栏中列出不匹配的端口和图纸入口。

The Synchronize Ports to Sheet Entries dialog is used to check and correct any mismatches between Ports and Sheet Entries
“同步端口到图纸入口”对话框用于确保“图纸入口”与子图纸上的“端口”匹配。
请注意,有两个选项卡。这意味着该设计中有两个“图表符”的“图纸入口”和“端口”不匹配。

关注对话框左侧显示的不匹配“图纸入口”和“端口”,首先在第一列中选​择“图纸入口”,然后在第二列中选择正确的“端口”,最后单击对话框中间的所需按钮以更新其中一个,从而使“图纸入口”和“端口”同步(并移动至对话框右侧列表中)。

按钮功能如下:

  • Button, update the Port to Match the Sheet Entry - 使用“图纸入口”属性,并将它们推送至选中“端口”。
  • Button, update the Sheet Entry to Match the Port - 使用“端口”属性,并将它们推送至选中“图纸入口”。

如果在左侧栏中选择了多个“图纸入口”,则本软件会将每个“图纸入口”与第二列中的相邻“端口”同步。如果没有相邻“端口”(或“图纸入口”),则会创建一个新“端口”(或“图纸入口”)。

如果该命令添加了新“图纸入口”或“端口”,则需要在完成后将其正确定位到原理图图纸上。

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