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KiCad層次原理圖使用教程

KiCad ? 來源:KiCad ? 作者:KiCad ? 2024-11-13 18:06 ? 次閱讀

KiCad 中,多張原理圖可以形成層次結(jié)構(gòu):有一個根原理圖,其他圖作為根原理圖或另一個子原理圖的子原理圖被創(chuàng)建。如果需要的話,原理圖可以被多次包含在一個層次結(jié)構(gòu)中。

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簡介

將原理圖繪制成層次設(shè)計,可以提高原理圖的可讀性,減少重復(fù)繪制。

創(chuàng)建層次原理圖是從根原理圖開始的。其過程是創(chuàng)建一個子原理圖,然后在子原理圖中繪制電路,并在原理圖之間進行必要的電氣連接??梢允褂脤哟我_和標(biāo)簽為子原理圖和父原理圖的網(wǎng)絡(luò)建立連接,也可以使用全局標(biāo)簽為層次中的任意網(wǎng)絡(luò)建立連接。

在KiCad的工程管理器中,無論項目中使用了幾個原理圖,都只會顯示根原理圖的名稱。且在工程管理器中無法直接添加新的原理圖(無論是新建還是將已有的原理圖添加到工程中),這與主流的PCB設(shè)計工具不太一樣,可能會給剛接觸 KiCad 的工程師造成困惑:

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在KiCad中,需要使用層次導(dǎo)航器,才可以查看項目的層級結(jié)構(gòu):

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在設(shè)計中添加原理圖

可以用 "添加層次原理圖" 工具(快捷鍵 S,或右邊工具欄上的按鈕)在設(shè)計中添加一個子原理圖。

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啟動該工具,然后依次在畫布上點擊兩次,繪制子原理圖頁面符的左上角和右下角。繪制合適的頁面符尺寸,以放下后續(xù)添加的層次引腳。

繪制完成后會彈出屬性對話框,并提示輸入原理圖頁面名稱和文件名:

wKgZoWcy19-AHPpfAABnsLcapNY521.png

Sheetname:原理圖頁面名稱必須是唯一的,因為生成網(wǎng)表時會使用到頁面名稱。例如,在原理圖 sheet1 中具有局部標(biāo)簽 net1,則該網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)表中的名稱為/sheet1/net1。原理圖頁面名稱也被用來在用戶界面的不同地方指代原理圖,包括原理圖標(biāo)題欄和層次導(dǎo)航器。

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Sheetfile:原理圖文件指定將被新建或加載的原理圖文件。原理圖文件的路徑可以是相對的或絕對的,且必須使用完整的文件名(如rams.kicad_sch)。通常最好是將子原理圖文件保存在工程目錄中,并使用相對路徑,這樣便于工程的移植。如果Sheetfile的路徑中不存在同名的原理圖,則會新建一個新的原理圖,KiCad通過這種方式創(chuàng)建層次化的結(jié)構(gòu)。目前KiCad還不支持扁平的工程結(jié)構(gòu),即必須使用原理圖頁面符才能添加一個原理圖,無法直接在工程中添加原理圖。

通過為多個原理圖頁面符指定相同的文件名,一個原理圖文件可以在一個工程中被多次使用;原理圖中繪制的電路將在每次使用時被實例化一次,任意實例中的任何編輯都將反映在其他實例中。 注意:原理圖文件可以在多個工程之間共享,以允許在工程之間的設(shè)計復(fù)用。然而,對路徑可移植性的考量,以及在編輯共享圖紙時無意中改變其他工程的風(fēng)險,不建議這樣做。 頁碼:在這里是可以配置的。頁碼顯示在原理圖標(biāo)題欄及層次導(dǎo)航器中。在層次導(dǎo)航器中,原理圖按頁碼順序排序。 除此之外,還有幾個圖形選項可用。邊框?qū)挾?/strong>設(shè)置圖紙形狀周圍的邊框線條寬度。邊框顏色背景填充分別設(shè)置圖紙形狀的邊界和填充的顏色。如果沒有設(shè)置顏色,就會顯示一個棋盤式的色塊,并使用顏色主題的默認值。

原理圖頁支持任意自定義字段,可以分別使用以下按鈕添加和刪除。

wKgZoWcy19-AUGR8AABoAKQlEmE076.png 如果勾選“顯示”框,可以選擇在原理圖頁面符上顯示字段值。并且可以使用文本變量從圖紙內(nèi)部或其他圖紙字段中訪問它們。

選中原理圖頁面符并使用快捷鍵E,或者通過右鍵單擊頁面符并選擇屬性…,可以隨時訪問原理圖頁面符屬性對話框。

原理圖之間的電氣連接

原理圖之間的電氣連接是通過 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽進行的。在 KiCad 中,有幾種標(biāo)簽,每種都有不同的連接范圍。

局部標(biāo)簽只在某個原理圖內(nèi)部有效。因此,局部標(biāo)簽不能用于不同原理圖之間的連接。

全局標(biāo)簽在所有的原理圖中有效,無論是哪個子原理圖。

層次化標(biāo)簽連接到父原理圖中 *層次原理圖引腳* 。層次化設(shè)計依靠層次化標(biāo)簽和層次原理圖引腳來實現(xiàn)父原理圖和子原理圖之間的連接;你可以把層次原理圖引腳看成是父原理圖與子原理圖的接口

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注意:

如果在同一個原理圖頁面,無論標(biāo)簽類型如何,具有相同名稱的標(biāo)簽將被連接。

隱藏電源引腳也可以被認為是全局標(biāo)簽,因為它們可以連接到原理圖層次結(jié)構(gòu)中的任何地方。

層次原理圖引腳

原理圖頁面符繪制完成之后,可以使用右側(cè)工具欄中的 “導(dǎo)入層次原理圖引腳”命令導(dǎo)入圖框引腳。如果點擊后沒有反應(yīng),可能是因為原理圖頁面符對應(yīng)的子原理圖中沒有“層次化標(biāo)簽”。

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在子原理圖內(nèi)放置層次標(biāo)簽后,可以在父原理圖內(nèi)的子原理圖符號上添加匹配的層次原理圖引腳。然后,你可以用導(dǎo)線、標(biāo)簽及總線與層次原理圖引腳進行連接。原理圖頁面符中的層次原理圖引腳與子原理圖中匹配的層次化標(biāo)簽相連。

注意:在原理圖頁面符中導(dǎo)入相應(yīng)的層次原理圖引腳之前,必須先在子原理圖中定義層次化標(biāo)簽。

wKgZoWcy19-AKvOIAADw24aE0Fw668.png 對于子原理圖中的每一個層次化標(biāo)簽,可以通過點擊右側(cè)工具欄中的按鈕,然后點擊原理圖頁面符,將相應(yīng)的層次化標(biāo)簽導(dǎo)入原理圖頁面符中。第一個與層次化標(biāo)簽匹配的層次化引腳將附在光標(biāo)上,可以將它放在原理圖頁面符邊界的任何地方。再次點擊該工具將繼續(xù)導(dǎo)入更多的層次原理圖引腳,直到?jīng)]有更多的層次化標(biāo)簽需要從子原理圖中導(dǎo)入。層次原理圖引腳也可以通過在原理圖頁面符的右鍵菜單中選擇?導(dǎo)入層次原理圖引腳命令來導(dǎo)入。

你可以在原理圖頁面引腳屬性對話框中編輯頁面引腳的屬性。通過雙擊原理圖頁面引腳,或選擇頁面引腳并使用快捷鍵 E,或者右擊原理圖頁面引腳并選擇

屬性…來打開這個對話框。

wKgZoWcy19-AdpK6AABO-xX0QsE662.png 原理圖頁面引腳的?名稱可以在文本框中編輯,也可以從子原理圖的層次化標(biāo)簽的下拉列表中選擇。原理圖頁面引腳的名稱必須與子原理圖中相應(yīng)的層次化標(biāo)簽相匹配,所以如果頁面引腳的名稱被改變,標(biāo)簽也必須改變。

形狀區(qū)域可以改變頁面引腳的形狀,但沒有電氣效果。它可以被設(shè)置為輸入、輸出、雙向、三態(tài)或無源。引腳的字體、文本大小、顏色和強調(diào)(粗體或斜體)也可以被改變。

層次化設(shè)計實例

層次化設(shè)計可以被歸入幾個類別中的一個:

標(biāo)準(zhǔn)層次化:每張原理圖只使用一次,層次結(jié)構(gòu)清洗。

原理圖復(fù)用(多通道):一些原理圖被多次使用。

扁平化:標(biāo)準(zhǔn)層次結(jié)構(gòu)的一個子案例,在子原理圖和其父原理圖之間沒有連接。扁平的層次結(jié)構(gòu)可以用來表示一種非層次結(jié)構(gòu)設(shè)計。

每種層次結(jié)構(gòu)模型都可能是有用的;最合適的模型取決于設(shè)計需求。

標(biāo)準(zhǔn)層次結(jié)構(gòu)

典型的標(biāo)準(zhǔn)層次結(jié)構(gòu)的例子是 KiCad 包含的 video 演示工程。根原理圖包含七個獨特的子原理圖,每個子原理圖都有層次化標(biāo)簽和原理圖頁面引腳,將子原理圖與根原理圖相互連接。

wKgZoWcy19-ALiyiAANcZpPNQc8124.png

原理圖復(fù)用(多通道)

complex_hierarchy 演示工程是一個原理圖復(fù)用的層次結(jié)構(gòu)的例子。根原理圖包含兩個原理圖頁面符,它們都指向同一個原理圖文件(ampli_ht.kicad_sch)。這使得設(shè)計中包含了同一個放大器電路的兩個副本。盡管這兩個原理圖頁面符指向同一個文件名,但原理圖的名稱是唯一的(ampli_ht_vertical和ampli_ht_horizontal)。在每個子原理圖內(nèi),除了位號外,其他的電路都是相同的,而位號也是唯一的。

這個工程不包含原理圖層次引腳連接。根原理圖和子原理圖之間的唯一連接是用電源符號進行的全局連接。如果設(shè)計需要,復(fù)用的層次結(jié)構(gòu)中的原理圖可以包括原理圖層次引腳的連接。

wKgZoWcy1-CAPqZtAAFybNeOoP0100.png

扁平化層次結(jié)構(gòu) flat_hierarchy演示工程是一個扁平化層次結(jié)構(gòu)的例子。根原理圖包含兩個不同的原理圖頁面符,沒有層次化原理圖引腳。在這個工程中,根原理圖除了容納子原理圖外沒有任何作用,子原理圖只是作為原理圖中的附加頁使用。

注意:這是在 KiCad 中創(chuàng)建多頁原理圖的最簡單方法。

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結(jié)束語 KiCad支持層次化的原理圖設(shè)計,包括標(biāo)準(zhǔn)的層次設(shè)計及多通道的復(fù)用方式。但目前版本不支持直接創(chuàng)建多頁原理圖,只能通過扁平化層次結(jié)構(gòu)實現(xiàn)這一需求。 合理的使用層次結(jié)構(gòu),可以使設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰,并實現(xiàn)圖紙的高效復(fù)用。

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審核編輯 黃宇

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