3.1層次原理圖設計概念3.2層次原理圖設計方法3.3層次原理圖切換習題第3章層次電路原理圖設計3.1層次原理圖設計概念當電路圖復雜、電路原理圖用一張圖紙畫不下時，可畫在多張圖上共同表達，這樣就必須有一張圖，而這張圖是用來表示多張圖之間的連接關系的，此圖就稱為上層圖或母圖，而其余圖就稱為下層圖或子圖，這就組成了二層圖。如果電路十分復雜，還可以再分層，稱此為多層次原理圖。所謂層次原理圖設計，簡單的說就是將一個非常復雜的電路圖分成多個功能模塊，每一個模塊完成相應的電路功能，用戶可通過繪制各個模塊的電路圖來完成整個電路的設計。若有必要對每個功能模塊再建立下一級的模塊，就這樣一層一層下去，形成樹狀結構。層次原理圖的優點主要體現在以下3個方面。

(1)降低了電路繪制的復雜度：將一個復雜的電路圖劃分成多個功能模塊，可以使各部分的設計更加清晰明了。

(2)縮短了項目開發周期：多個不同的設計者可以同時致力于一個項目的設計，每個人開發不同的模塊，良好的分工可以更快更好地完成整個項目的設計。

(3)方便了文件的打印：縮小了原理圖圖紙的大小，可使整個圖紙的界面更加美觀大方。3.2層次原理圖設計方法

Protel2004為設計者提供了兩種層次電路設計方法，自上而下和自下而上。所謂自上而下的設計，是將整個的電路設計分成多個功能模塊，確定各個模塊要完成的功能，然后對每一個模塊進行詳細的設計。按照這種設計方法，用戶首先應該繪制出層次原理圖母圖，然后按照單張原理圖的繪制方法完成各個層次原理圖子圖的設計。這種方法要求用戶對設計有一個整體的把握，能夠合理正確地將一個大的電路分成多個小的功能模塊。所謂自下而上的設計，就是用戶先繪制原理圖子圖，根據原理圖子圖生成方塊電路圖，進而生成上層原理圖，最后生成整個設計。這種方法比較適用于對整體設計不是非常熟悉的用戶，這也是初學者一個不錯的選擇。3.2.1自上而下方式設計

(1)執行菜單命令【File】/【New】/【PCBProject】，新建PCB項目并保存為“信號發生器”，再執行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，為新項目添加原理圖并保存為“信號發生器”。

(2)繪制方塊電路符號。方塊電路符號是層次原理圖設計中必不可少的組件之一。方塊電路符號代表了電路中的一個功能模塊，它必須與層次原理圖子圖相連才能完成自身所要完成的電路功能。執行菜單命令【Place】/【SheetSymbol】(或者依次按下P、S鍵)，或單擊WiringTools工具欄中的按鈕。執行繪制方塊電路命令后，光標變為十字狀，移動光標的位置，

方塊電路隨之移動。此時按下鍵盤上的Tab鍵，彈出如圖3-1所示的SheetSymbol對話框。

在該對話框中可進行方塊電路基本屬性的設置。位置、大小、邊框線寬度、邊框線顏色等屬性與其他對象對應的屬性的設置完全相同，在這里主要介紹一下【Properties】欄中各項屬性的設置。圖3-1“SheetSymbol”對話框

【Designator】文本框：填寫方塊電路符號的標號。

【Filename】文本框：填寫方塊電路符號所代表的某一個原理圖子圖的名稱，這是方塊電路符號最重要的屬性，它要完成層次原理圖之間的電氣特性連接。

【ShowHiddenTextFields】文本框：選中該復選框，與該方塊電路符號有關的所有文本對象將被顯示出來，例如方塊電路符號【Designator】和【Filename】屬性等。撤銷該復選框，隱藏的文本內容將無法在原理圖中顯示出來。

【UniqueId】文本框：該屬性在聯系項目中原理圖和PCB文檔某一文件的同一性方面起著重要的作用。

(3)設置完成后單擊按鈕，將光標移至合適位置后，單擊左鍵，確定左上角位置；拖動鼠標，移動到合適的位置，再次單擊左鍵，確定其右下角位置。完成一個方塊電路的繪制后，系統仍然處于放置方塊電路狀態，可重復操作或按右鍵或按Esc鍵便可退出該操作。

(4)放置方塊電路端口。方塊電路端口也是層次原理圖設計中必不可少的組件之一。它位于方塊電路符號的內部，主要負責完成層次原理圖母圖與子圖之間的信號傳遞。有了方塊電路端口的存在，才能完成層次原理圖之間的電氣特性的連接。

選擇【Place】/【AddSheetEntry】(或依次按下P鍵、A鍵)，或單擊WiringTools工具欄中的按鈕；移動十字光標到方塊電路的邊緣附近，單擊左鍵，此時方塊電路邊緣產生一個待定屬性的方塊電路端口，并隨著光標移動；此時按下鍵盤上的Tab鍵進入方塊電路端口的屬性設置對話框，如圖3-2所示。圖3-2方波模塊端口

【Side】下拉列表框：可進行方塊電路端口在方塊電路符號中大體方位的設置，有4種選擇：【Top】、【Left】、【Bottom】和【Right】。

【Style】下拉列表框：進行方塊電路端口形狀的設置，有8種選擇：【None(Horizontal)】、【Left】、【Right】、【Left&Right】、【None(Vertical)】、【Top】、【Bottom】和【Top&Bottom】。

【I/Otype】下拉列表框：進行方塊電路端口輸入輸出特性的設置，有4種端口類型：【Unspecified】(未指明或不確定)、【Output】(端口用于輸出)、【Input】(端口用于輸入)和【Bidirectional】(端口既可用于輸入，也可用于輸出)。

【Name】文本框：方塊電路端口的名稱，應與層次原理圖子圖中的端口名稱對應。

【Position】文本框：方塊電路端口的位置。該選項的內容將根據端口的移動而自動設置，用戶不需要進行更改。

設定其名稱、類型、顏色和位置等；拖動鼠標，移動到合適位置單擊左鍵放置；完成一次放置后，光標仍處放置方塊端口狀態，可繼續放置或按右鍵或按Esc鍵退出。完成的方波模塊如圖3-3所示。圖3-3方波模塊端口定義完成后的電路圖

(5)重復⑵～⑷步完成三角波模塊的繪制。

(6)連接各方塊電路。當電路原理圖上所有的方塊電路及其端口的定義都完成后，需要將其用具有電氣意義的Wire和Bus導線連接成圖3-4所示的電路。圖3-4完成電氣連接關系的電路原理圖

(7)由方塊電路符號產生新的原理圖文件。執行菜單命令【Design】/【CreateSheetFromSymbol】(或依次按下D、S鍵)；將十字光標移動到需要產生電路原理圖的方塊電路上，單擊左鍵；彈出的Confirm對話框如圖3-5所示。要求用戶確認端口輸入／輸出方向，單擊“Yes”，則產生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相同；單擊“No”，則所產生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相反。用戶可根據具體要求選擇合適的選項，此處選擇No，自動產生與原來的方塊電路上文件名相同的新電路原理圖，并且已經布置好了端口。若對其位置不滿意，可移動元件進行調整。圖3-5I/O端口電氣特性確認對話框

(8)模塊具體化。生成的電路原理圖已經有了現成的I/O端口，按照該模塊電路原理圖放置元件并連線，繪制出具體的電路原理圖，如圖3-6和圖3-7所示。圖3-6方波電路圖3-7三角波電路3.2.2自下而上方式設計

由原理圖文件產生方塊電路符號，是一種自下而上的層次電路設計方法，即先設計好各模塊的原理圖文件，然后產生電路符號圖。

(1)執行菜單命令【File】/【New】/【PCBProject】，新建PCB項目，保存為“AMPMOD”(調制放大器)。

(2)執行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，為新項目添加原理圖，保存為“modulator.sch”(調制電路)并繪制電路原理圖，如圖3-8所示；再新建原理圖文件，保存為“amplifier.sch”(放大電路)并繪制電路原理圖如圖3-9所示。圖3-8modulator.sch(調制電路)圖3-9amplifier.sch(放大電路)

(3)新建原理圖文件，保存為“AMPMOD.prj”。

(4)執行菜單命令【Design】/【CreateSymbolFromSheet】，或依次按下D、Y鍵。

(5)自動彈出ChooseDocumenttoPlace對話框，如圖3-10所示。用戶可將光標移到所需產生方塊電路的文件，雙擊之。圖3-10“ChooseDocumenttoPlace”對話框

(6)此時系統彈出Confirm對話框，要求用戶確認端口輸入/輸出方向。單擊Yes，則產生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相同，即輸入還是輸入，輸出還是輸出。反之，單擊No，則所產生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相反，即輸入變成輸出，輸出變成輸入。此處，單擊No。

(7)移動方塊電路到合適的位置后，單擊左鍵，確定方塊電路的位置，則一個與電路原理圖同名的方塊電路符號生成了。

(8)當方塊電路圖和圖中的端口調整好后，就可進行各方塊電路之間的連線了，完成連線后如圖3-11所示。圖3-11AMPMOD.prj原理圖3.3層次原理圖切換在Protel2004中，利用不同層次電路文件之間的切換可以方便地查看并編輯層次電路的多張原理圖。不同層電路文件之間的切換方法有以下幾種：直接用設計管理器切換文件，由上層電路文件切換到下層電路文件及由下層電路文件切換到上層電路文件。3.3.1直接用Project面板切換文件

(1)單擊Project面板中有層次模塊的電路原理圖圖標前的“+”，使其變為“-”，表明樹狀結構已經打開，如圖3-12所示。圖3-12打開后的樹狀結構圖

(2)不同文件切換，只需用鼠標左鍵單擊設計管理器窗口的層次結構中所要編輯的文件名即可，系統將會自動調出相應的編輯器，并在工作平面上顯示此圖形文件。3.3.2由上層電路文件切換到下層電路文件

(1)選擇【Tools】/【Up/DownHierarchy】選項(或者依次按下T鍵、P/H鍵)；或左鍵單擊SchematicTools工具欄中的

按鈕。

(2)進入文件切換命令狀態后，光標變為十字狀，移動光標到所需切換的方塊電路上，單擊左鍵或按Enter鍵，即可切換到此方塊電路對應的下層電路的電路原理圖。3.3.3由下層電路切換到上層電路文件

由下層電路文件切換到上層電路文件與由上層電路文件切換到下層電路文件的方法類似。圖3-13所示為由下層電路切換到上層電路的過程。圖3-13