层次原理图；一、操作方法与步骤；1、层次电路设计简介；层次电路图设计就是将较大的电路图划分为很多的功能；如下图所示是层次电路设计的演示图；层次原理图设计；电路方块图1中包含两个名为0和1的输入点和名为2；层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，；二、层次原理图的设计方法；层次电路图的设计方法实际上是一种模块化的设计方法；自上而下设计流程图；自下而上设
层次原理图
一、 操作方法与步骤
1、层次电路设计简介
层次电路图设计就是将较大的电路图划分为很多的功能模块，再对每一个功能模块进行处理或进一步细分的电路设计方法。将电路图模块化，可以大大地提高设计效率和设计速度，特别是当前计算机技术的突飞猛进，局域网在企业中的应用，使得信息交流日益密切而迅速，再庞大的项目也可以从几个层次上细分开来，做到多层次并行设计。
如下图所示是层次电路设计的演示图。在该图中包含了两个电路方块图，每个电路方块图都对应相应的电路，注意电路演示图中电路输入输出点和方块图进出点之间的关系。
层次原理图设计
电路方块图1中包含两个名为0和1的输入点和名为2和3的输出点，实际它们代表了该方块图对应的原理图与其他电路模块的信号传输点。电路方块图2及其对应的原理图情况相同，只不过与电路方块图中的信号输入输出点方向正好相反。从层次原理图的演示图上可以知道，电路方块图实际代表了一部分电路模块及其与其他电路模块的信号输入输出点，它使得设计更加简洁明了，更好地说明了各部分电路模块之间的关系，从而有利于复杂电路的设计和各设计人员之间的分工合作。
层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，在层次电路图设计中，信号的传递主要靠放置方块电路、方块电路进出点和电路输入输出点来实现。
二、层次原理图的设计方法
层次电路图的设计方法实际上是一种模块化的设计方法。子系统下面又可分为多个基本的功能模块。而两种设计方法的本质区别是整个系统的规划和子系统的设计的先后问题。如下图所示是两种方法的设计流程图。
自上而下设计流程图
自下而上设计流程图
三、 放置方块电路(重点)
1、方块电路（Sheet Symbol）是层次式电路设计不可缺少的组件。
简单地说，方块电路就是设计者通过组合其他元器件自己定义的一个复杂器件，这个复杂器件在图纸上用简单的方块图来表示，至于这个复杂器件由哪些其他元件组成，内部的接线又如何，可以由另外一张电路图来详细描述。
因此，元件、自定义元件、方块电路没有本质上的区别，可以将它们等同看待，但有些微小区别。
元件：是标准化了的器件组合，它可以由单个器件组成，也可以由大量器件组成；它可以很简单，如与非门，也可以很复杂，如大规模集成电路，它由数百万乃至数千万个元器件组成。不管元件有多复杂，都是标准化的，用户不需关心其内部电路，而只需关心其引脚功能即可。
自定义元件：是设计者自己通过简单绘制和组合其他器件而成的元件，在元件取用。修改等操作时和标准元件没有区别，可以通过元件编辑工具来自定义元件。
方块电路：它也可以被看成是设计者通过绘制和组合其他器件而成的元件，只是相对而言较复杂。方块电路还有一些特殊的操作，将在第后面介绍。
启动放置方块电路（
Sheet Symbol）方式有两种：方法一，点击画电路图工具栏里的图标
。方法二，执行菜单命令Place/Sheet Symbol。
（1）放置方块电路（边演示边说明）
（2） 设置方块电路编辑对话框（边演示边说明）
3、方块电路的进出点（Sheet Entry）(重点)
如果说方块电路是自己定义的一个复杂器件，那么方块电路的进出点就是这个复杂器件的输入输出引脚。如果方块图没有进出点的话，那么方块图便没有任
启动放置方块电路进出点（Sheet Entry）的命令有两种方式：方法一，点击画电路图工具栏里的图标
。方法二，执行菜单命令“Place\Add Sheet Entry”。
1． 放置方块图进出点（边演示边说明）
2． 设置方块图进出点对话框（边演示边说明）
4、 电路的输入输出点（Port）
在设计电路图时，一个网络与另外一个网络的连接可以通过实际导线连接，也可以通过放置网络名称使两个网络具有相互连接的电气意义。放置输入输出点，同样可实现两个网络的连接，相同名称的输入输出点，可以认为在电气意义上是连接的。输入输出点也是层次图设计不可缺少的组件。
启动放置输入输出点的命令有两种方法：方法一，点击画电路图工具栏里的图标
。方法二，执行菜单命令“Place\Port”。
1． 放置输入输出点（边演示边说明）
2． 设置输入输出点（边演示边说明）
四、自上而下设计层次原理图电路图
由前面介绍可知，所谓自上而下的设计方法是指在建立的顶层原理图文件中首先绘制电路方块图，然后分别在子原理图文件中绘制各电路方块图所对应的电路原理图。以直流稳压电源电路为例，下面介绍这种方法绘制电路图的步骤。
1、绘制顶层电路图
根据前面介绍的原理图设计知识，首先建立一个PCB项目设计文件，然后建立一个电路原理图文件，名字定义为Main.Schdoc。最后设置好电路图的有关属性及添加元件库。
（1）放置电路方块图
单击Wiring工具栏上的Place Sheet Symbol工具按钮，在新建原理图的适当位置放置名字为Rectifier、Filter、Manostat三个电路方块图，设置属性。
(2)放置电路方块图端口
单击Wiring工具栏上的Place Sheet Entry工具按钮，然后在刚才建的电路方块图中单击鼠标左键，在三个电路方块图中分别放置各个端口，并设置各端口的属性。
(3)连接各端口
使用导线Wire或总线Bus把各个方块电路之间具有电气连接意义的方块电
路端口连接起来，完成后的结果如下图所示。
2、绘制层次原理图子图
上面定义了各电路方块图，这个环节具体介绍如何由电路方块图生成所对应的电路原理图文件。操作步骤如下：
（1）单击Design-&Create Sheet From Symbol菜单命令项，此时鼠标变为十字关闭，将十字光标移到电路方块图Rectifier上。
（2）单击鼠标左键，弹出Confirm对话框，如下图所示。
（3）若单击No按钮，此时Protel DXP将自动产生一个原理图文件，文件名同电路方块图中设置的File Name即Rectifier同名，即为Rectifier方块图所对应的子原理图。
按照同样的方法，可以生成名为Filter、Manostat电路原理图。这样，就完成了整个层次原理图的绘制，工作如下图所示。
子图滤波电图
子图整流电路部分
图4 子图稳压电路部分
五、自下而上设计层次原理图
采用自上而下的层次电路设计方法一般需要设计人员首先对设计的电路有一个系统的把握，只有这样才能完整地定义电路方块图中所需的电路端口。而对于一般的电路设计，设计人员往往对各电路模块所需的端口比较模糊，此种情况，比较好的选择是采用自下而上的电路设计方法，即首先完成各电路模块的设计，最后再综合各电路方块图，采用层层向上组织的方法，最后完成整个电路的设计。在实际进行电路设计时，该方法是被广泛采用的层次原理图设计方法。
以下我们仍以直流稳压电路为例来详细地介绍自下而上的层次原理图设计方法的具体步骤。
1、绘制原理图子图
绘制电路原理图文件Rectifier.SchDoc。
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1）、在实际工作中我们可能需要把多张原理图连接起来,在同一PCB文件上进行绘制,具体操作步骤如下: 1.首先要确保每张原理图都要放置互相连接的端口(即Port),相连的端口名称要一样. 2.新建一个SCH文件或打开一个上面有足够空白空间的SCH文件. 3.在选定的SCH文件上,执行Design—Create System From Sheet...命令,选择一个SCH文件,回车确认. 4.把生成的方块,放置在合适的地方. 5.重复3、4步骤,直至添加完所有相连的SCH文件. 6.把每个方块具有相同端口(即Port)用导线相连. 7.在此SCH文件上生成网络表.
8.新建一个PCB文件,加载所生成的网络表
2）、对于元件的编号的解决方法是Protel中实现多张图的统一编号，首先要将多张图纸做成层次原理图，然后点击到总图再选择菜单Tools 下Annotate选项,再将Options标签下的Current sheet only 项的小勾去掉,点击OK,完成.
3）、用Protel99画层次原理图时：ERC检验若出现Duplicate Sheet Numbers是什么错误？表示是sheet编号重复。打开SCH图，然后按快捷键，D，O。在弹出的option对话框中，单击organization标签，在下面的sheet&& NO.里面填好标号，不要重复了。
4）、在生成网络表时，执行菜单命令Create Netlist时，若是对于层次原理图的，则应该把“Append sheet number to local”的选项勾上，这样原理图之间就可以找到相应的网络号了。
5）、在protel 99se中用分层式的方法画了几幅电路图，但是这几幅图中的net label标志的线连不起来，标识符号是一样的也连不起来。有的说设置这些标志符的作用范围，但不知标志符如何设置，才能使这些标识符在所有的图中都是电气相连的。对于是画层次原理图的，在“Update PCB”中应改选“Net Label and Ports Global: 网络标号＆端口全局有效， 即所有同层次子图中的同名端口之间，同名网络之间都视为相互连接。”目的就是让在不同的图中的同名网络标志的线能连在一起，（布线时）
6）、在“Update PCB”若报的是Node not found的错误选项，就要检查元件的原理图或者PCB图是否有不对应的管脚号或者封装名。
布线规则设置
布线规则是设置布线的各个规范（象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后，再导入这块板）这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。
选Design-Rules 一般需要重新设置以下几点:
1、安全间距(Routing标签的Clearance Constraint)
它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。一般板子可设为0.254mm，较空的板子可设为0.3mm，较密的贴片板子可设为0.2-0.22mm，极少数印板加工厂家的生产能力在0.1-0.15mm，假如能征得他们同意你就能设成此值。0.1mm 以下是绝对禁止的。
2、走线层面和方向（Routing标签的Routing Layers）
此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。请注意贴片的单面板只用顶层，直插型的单面板只用底层，但是多层板的电源层不是在这里设置的（可以在Design-Layer Stack Manager中，点顶层或底层后，用Add Plane 添加，用鼠标左键双击后设置，点中本层后用Delete 删除），机械层也不是在这里设置的（可以在Design-Mechanical Layer 中选择所要用到的机械层，并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示）。
机械层1　一般用于画板子的边框；　　 机械层3　一般用于画板子上的挡条等机械结构件；　　 机械层4　一般用于画标尺和注释等，具体可自己用PCB Wizard 中导出一个PCAT结构的板子看一下
3、过孔形状（Routing标签的Routing Via Style）
它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径，均分为最小、最大和首选值，其中首选值是最重要的，下同。
4、走线线宽（Routing标签的Width Constraint）
它规定了手工和自动布线时走线的宽度。整个板范围的首选项一般取0.2-0.6mm，另添加一些网络或网络组（Net Class）的线宽设置，如地线、+5 伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。网络组可以事先在Design-Netlist Manager中定义好，地线一般可选1mm 宽度，各种电源线一般可选0.5-1mm 宽度，印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流，具体可参看有关资料。当线径首选值太大使得SMD 焊盘在自动布线无法走通时，它会在进入到SMD 焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线，其中Board 为对整个板的线宽约束，它的优先级最低，即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。
5、敷铜连接形状的设置（Manufacturing标签的Polygon Connect Style）
建议用Relief Connect 方式导线宽度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根导线45 或90 度。
其余各项一般可用它原先的缺省值，而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。
选Tools-Preferences，其中Options 栏的Interactive Routing 处选Push Obstacle （遇到不同网络的走线时推挤其它的走线，Ignore Obstacle为穿过，Avoid Obstacle 为拦断）模式并选中Automatically Remove （自动删除多余的走线）。Defaults 栏的Track 和Via 等也可改一下，一般不必去动它们。
在不希望有走线的区域内放置FILL 填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top 或Bottom Solder 相应处放FILL。
布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。
自动布线和手工调整
1、点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置
选中除了Add Testpoints 以外的所有项，特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项，Routing Grid 可选1mil 等。自动布线开始前PROTEL 会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。
2、点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线
假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO 一次（千万不要用撤消全部布线功能，它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔）后调整一下布局或布线规则，再重新布线。完成后做一次DRC，有错则改正。布局和布线过程中，若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表，手工更改网络表（同第一步），并重装网络表后再布。
3、对布线进行手工初步调整
需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗，某几根绕得太多的线重布一下，消除部分不必要的过孔，再次用VIEW3D 功能察看实际效果。手工调整中可选Tools-Density Map 查看布线密度，红色为最密，黄色次之，绿色为较松，看完后可按键盘上的End 键刷新屏幕。红色部分一般应将走线调整得松一些，直到变成黄色或绿色。
切换到单层显示模式下（点击菜单命令Tools/Preferences，选中对话框中Display栏的Single Layer Mode）
将每个布线层的线拉整齐和美观。手工调整时应经常做DRC，因为有时候有些线会断开而你可能会从它断开处中间走上好几根线，快完成时可将每个布线层单独打印出来，以方便改线时参考，其间也要经常用3D显示和密度图功能查看。
最后取消单层显示模式，存盘。
如果器件需要重新标注可点击菜单命令Tools/Re-Annotate 并选择好方向后，按OK钮。
并回原理图中选Tools-Back Annotate 并选择好新生成的那个*.WAS 文件后，按OK 钮。原理图中有些标号应重新拖放以求美观，全部调完并DRC 通过后，拖放所有丝印层的字符到合适位置。
注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面。对于过大的字符可适当缩小，DrillDrawing 层可按需放上一些坐标（Place-Coordinate）和尺寸（（Place-Dimension）。
最后再放上印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息（请参见第五步图中所示）。并可用第三方提供的程序来加上图形和中文注释如BMP2PCB.EXE 和宏势公司ROTEL99 和PROTEL99SE 专用PCB 汉字输入程序包中的FONT.EXE 等。
对所有过孔和焊盘补泪滴
补泪滴可增加它们的牢度，但会使板上的线变得较难看。顺序按下键盘的S 和A 键（全选），再选择Tools-Teardrops，选中General 栏的前三个，并选Add 和Track 模式，如果你不需要把最终文件转为PROTEL 的DOS 版格式文件的话也可用其它模式，后按OK 钮。完成后顺序按下键盘的X 和A 键（全部不选中）。对于贴片和单面板一定要加。
放置覆铜区
将设计规则里的安全间距暂时改为0.5-1mm 并清除错误标记，选Place-Polygon Plane 在各布线层放置地线网络的覆铜（尽量用八角形，而不是用圆弧来包裹焊盘。最终要转成DOS 格式文件的话，一定要选择用八角形）。下图即为一个在顶层放置覆铜的设置举例：
设置完成后，再按OK 扭，画出需覆铜区域的边框，最后一条边可不画，直接按鼠标右键就可开始覆铜。它缺省认为你的起点和终点之间始终用一条直线相连，电路频率较高时可选Grid Size 比Track Width 大，覆出网格线。
相应放置其余几个布线层的覆铜，观察某一层上较大面积没有覆铜的地方，在其它层有覆铜处放一个过孔，双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后，直接点OK，再点Yes 便可更新这个覆铜。几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止。将设计规则里的安全间距改回原值。
最后再做一次DRC
选择其中Clearance Constraints Max/Min　Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets　Constraints 这几项，按Run DRC 钮，有错则改正。全部正确后存盘。
多Part元件的绘制方法
在绘制完一个单元后，接着绘制下一个单元（Part）。执行菜单命令【Tools】/【New Part】，此时库元件编辑区会切换到一个新的空白区域，同时元件库浏览器的【Part】栏会出现2/2的标记，表示正在编辑的是一个2Part元件的第2个单元。重复上述步骤，即可绘制一个多Part元件的。
另外，主菜单栏中的【Tools】命令组下还有一些对库文件进行编辑和管理的工具，常用的有【Rename Component】（更改元件名称）等
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Protel99SE画层次原理图、多Part元件
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&&P​r​o​t​e​l9​S​E​中​画​层​次​原​理​图​、​多​P​a​r​t​元​件​的​绘​制​方​法
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