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1、层次原理图设计 课程描述：本章主要介绍原理图设计中层次化的电路设计方法。该方法是一种化整为零、聚零为整的设计方法，分为自上而下和自下而上两种形式。要求学会方块电路的绘制、端口的放置以及方块电路和端口的属性设置，学会设计层次原理图。 理解原理图设计中层次化的电路设计方法 熟练掌握方块电路的绘制、方块电路端口的放置 熟练掌握方块电路和端口的属性设置 熟练使用自上而下的方法设计层次原理图 熟练使用自下而上的方法设计层次原理图 熟练掌握总图与子图的切换 知识点及技能点3.1 层次原理图的设计方法 3.2 层次原理图的设计 3.3 层次原理图之间的切换 主要内容层次原理图设计方法是一种模块化的设计方法。
2、用户可以将要设计的庞大的电路原理图划分为若干个功能模块，每个功能模块又可再细分为很多的基本功能模块。设计好基本功能模块，并定义好各模块之间的连接关系，就可完成整个设计过程。在设计过程中，可以从系统开始，逐级向下进行设计，也可以从最基本的模块开始，逐级向上进行设计。3.1 层次原理图的设计方法在进行程序设计时把一个大的程序按照功能划分为若干小的程序， 每个小的程序完成一个确定的功能，在这些小的程序之间建立必要 的联系，互相协作完成整个程序要完成的功能。 void swap(int x,int y) main( ) int a=3,b=5; swap(a,b); printf(“a=%d,b=%d
3、n“,a,b); 采用层次化设计，原理图按照某种标准划分为若干功能部分，分别绘制在多张原理图纸上，这些图纸被称为该设计 系统的子图，同时，这些子图将由一张原理图来说明它们之 间的联系，此原理图被称为该项设计系统的总图。各张子图与总图及各张子图之间是通过输入/输出端口或 网络标号建立起电气连接。总图与子图1自上而下的层次图设计方法(对系统有深入了解）自上而下设计方法，就是由电路模块图产生原理图。首先要根据系统结构将系统划分为完成不同功能的子模块，建立一张总图，用电路模块代表子模块，然后将总图中各个电路模块对应的子原理图分别绘制。3.1 层次原理图的设计方法2自下而上的层次图设计方法（对系统不熟悉
4、）自下而上的层次图设计方法就是由原理图产生电路模块图。在设计层次原理图时，用户不清楚每个模块有哪些端口，在这种情况下 ，应采用自下而上的设计方法。原图子图1子图2总图3.2.1 自上而下设计自上而下层次原理图设计的基本步骤如下：（1）新建一个原理图文件，作为总图。（2）绘制总图。（3）绘制子原理图。（4）设置图纸编号。（5）文件保存。 3.2 层次原理图的设计下面以两级放大电路为例介绍自上而下层次原理图的设计 ，其中第一级放大电路为子图1，第二级放大电路为子图2。3.2.1 自上而下设计1. 新建项目Layer.sch并新建原理图文件Layer.Sch，作为总图。2绘制层次原理图总图（1）打开
5、电路原理图Layer.Sch。（2）单击布线工具栏Wring中的 按钮，或执行菜单Place/Sheet Symbol命令，放置方块电路。 （3）双击放置后的方块电路或放置前按Tab键弹出属性对话框，设置方块电路属性。在Filename中输入First.Sch，在Designator中输入First。3.2.1 自上而下设计（4）用同样的方法放置另一个方块电路。完成后下图所示。 （5）放置方块电路端口并编辑属性。单击布线工具栏Wring中 的 按钮，或执行菜单Place/Add Sheet Entry命令 。 （6）单击布线工具栏Wring中的 按钮，或执行菜单Place /Port命令放置电
6、路的输入/输出端口并编辑属性。 3.2.1 自上而下设计（7）绘制导线，将具有电气连接关系的电路的输入/输出 端口、方块电路端口用导线连接起来，总图绘制完毕，如下 图所示。 3.2.1 自上而下设计3. 绘制原理图子图（1）在总图窗口，执行Design/Creat Sheet From Symbol菜单命令，光标变为十字型。 （2）将光标移至方块电路First上，单击，系统弹出是否转换输入/输出方向的对话框，单击No按钮，系统自动生成一个布好I/O端口的、与方块电路Filename属性同名的原理图文件“First.Sch”。（3）在系统自动生成的子图中按照绘制原理图的方法绘制子原理图。绘制子原
7、理图时应对端口的位置进行相应 调整。3.2.1 自上而下设计（4）再用相同的方法绘制其他方块电路的子原理图即可，如下图所示。 3.2.1 自上而下设计自下而上层次原理图的设计方法，就是由预先画好的子原理图来产生方块电路符号，从而产生层次原理图总图来表达整个系统。基本操作如下：（1）在原理图编辑窗口按照原理图的方法绘制最底层的各个子原理图，把需要与其他子原理图相连的端口用电路I/O端口的形式表示出来。（2）在设计工程中新建一个原理图文件，作为总图。3.2.2 自下而上设计（3）执行Design/ Creat Symbol From Sheet菜单命令，弹出对话框，在该对话框中选中其中一个原理图的
8、名称后，单击OK按钮，这时系统将自动产生代表该原理图的方块电路。（4）将方块电路放置在层次原理图总图中。（5）用同样的方法产生其他子原理图的方块电路，并将方块电路之间有电气连接关系的端口用导线连接起来，即可得到总图。3.2.2 自下而上设计在设计较大规模的原理图时，层次原理图的张数很多，需要在多张原理图之间进行切换。例如从总图中的方块电路符号切换到对应的子图，或从某一层原理图切换到其上层原理图。3.3 层次原理图之间的切换1打开导航器面板，鼠标点击相应子图。2执行菜单命令Tools/Up/Down Hierarchy或单击主工具栏 按钮，鼠标变成十字型。3单击总图中某个方块电路符号切换到对应的
9、子原理图。3.3.1 从总图到子图1在子原理图的窗口执行菜单命令Tools/Up/Down Hierarchy或单击主工具栏 按钮，鼠标变成十字型。2用光标单击子原理图中的某一个I/O端口，系统会自动切换到总图对应的方块电路上，且光标会停在与刚刚单击 的I/O端口相对应的方块电路端口上。3单击鼠标右键可退出切换命令状态。 3.3.1 从子图到总图层次原理图设计方法与简单原理图设计方法有何不同？如何用自下而上层次原理图的设计方法绘制两级放大层次电路？在设计层次原理图时，用户不清楚每个模块有哪些端口，这时用哪种设计方法合适？ 讨论讨论本章小结本章主要介绍了层次原理图的设计方法。层次原理图是一种化整
10、为零、聚零为整的设计方法，对于规模较大的电路原理图，可以把整张图分成几部分来画，特别是把整个电路按不同的功能模块分别画在几张小图上，这样做不但便于交流，而且更大的好处是可以使很复杂的电路变成相对简单的几个模块，电路结构清晰明了，非常便于检查和日后修改。层次原理图由总图和若干个子图构成，它们之间的连接通过I/O端口和网络标号实现。其设计方法有两种：自上而下和自下而上的设计方法。自上而下的设计方法是由电路模块图产生原理图。自下而上设计方法是由原理图产生电路模块图。本章小结执行“Tools”菜单下的“ERC”命令。其中各测试项目及选项含义已注明在如图所示 的窗口内，而“Net Identifier
11、Scope”用于定义网络 标号的作用范围，可以选择如下选项：3.4电气规则检查图 电气法测试规则设置窗在原理图上加错误标志 是否深入到层次原理图内部Active sheet:当前电路图； Active Project:当前整个项目； Active sheet plus sub sheets:当前电路图 及其子电路图Net Labels and Ports Global:网络标号和端 口在整个项目有效； Only Ports Global：只有端口在整个项目有 效 Sheet Symbol/Port Connections ：层次电路 中，同名输入/输出端口相连作业4：分别采用自上而下和自下而上的方式画出下面信号发生器电路图的层次原理图。并进行ERC检查。注：AD741CN封装DIP8 稳压二极管DIODE-ZENER封装DIODE0.4
