回路接続の作成

設計構造が接続性に与える影響

関連ページ： マルチシート＆階層設計

設計が1枚の回路図シートに収まらない場合、複数のシートに分割して配置することができます。マルチシート回路図での接続性を構築・編成するためのモデルには、2つの異なる方法があります。1つはフラットデザインで、これは1枚の大きな回路図シートをいくつかの小さなシートに切り分けたと考えることができます。もう1つは階層設計で、シートが祖父母-親-子のような構造でリンクされています。

マルチシート設計は、親シート上にシートシンボルを配置することで実装され、これは子シートを表し、リンクするものです。下の画像に示されています。

シートシンボルは下位レベルのシートを表し（そしてリンクする）。フラットデザインでは、この構造は1レベルの深さしか持てないが、階層型デザインでは深さに制限はない。

フラットデザイン

関連ページ： マルチシート＆階層設計

フラットデザインとは、接続が一つのシートから別のシートに直接作成される設計のことを指します。これは、親シート上のシートシンボルを通過しません。フラットデザインでは、シートシンボルは単に子シートを表す（そして参照する）ものです。設計内の全てのシートは、階層がないため、プロジェクトパネルで同じレベルに表示されます。下の画像2つは、フラットデザインを示しています。

フラットデザインは作成が簡単です。フラットデザインには、各子シートに対するシートシンボルを含むトップシートを含めることができますが、このトップシートはシート間の接続を作成するために使用されないため、オプションです。小規模な設計で、回路図シートが2枚または3枚しかない場合、トップシートが価値を加えないと判断するかもしれません。シートの数が多くなると、トップシートは、論理ブロック（シートシンボル）がシート上にどのように配置されているかから、回路設計の機能性を読み取るのに役立ちます。

 
同じデザインがトップシートなし（左）とトップシートあり（右）で表示されています - どちらもフラットデザインの例です。 フラットデザインでは、上の画像の拡大鏡で示されているように、シート間の接続はポート、オフシートコネクタ、電源ポート、ネットラベルによって作成できます。推奨されるアプローチは、各シート内ではネットラベルを使用し、シート間ではポートを接続することです。ポートはオフシートコネクターよりも多くの機能を提供し、ポートクロスリファレンスを追加する機能を含んでいます。これは、下の画像に示されているように、各ポートにSheetName[GridReference]を追加し、別のシートの対応するポートを参照します。 フラットデザインのシート数に制限はありません。

各ポートの隣には、対応するポートのターゲットシートとグリッド参照を示すポートクロスリファレンスが追加されています。

階層型設計

メインページ： マルチシート＆階層型設計

設計が階層的と言われるのは、シート間の接続がシートシンボルからそのシートシンボルによって参照される子シートへと下降する場合です。ネットレベルでは、そのシートシンボル内のシートエントリと、子シート上の同じ名前のポートとの間に接続が作成されます。このタイプの接続は、作成されるシート間の接続が親シートとその子シートの間でのみ上下するため、垂直接続とも呼ばれます。

階層設計では、親シートのシートエントリから子シートの対応するポートへとネットレベルの接続が行われます。

階層設計には2つの主な強みがあります。

1. 最初のポイントは、設計の機能性を読者に示す能力であり、それは回路図シートが論理ブロック（シートシンボル）として構造化され、提示される方法によります。トップレベルの回路図は、設計を一連の高レベル機能ブロックとして提示し、ブロックの配置は、全体の回路の左から右への、入力から出力への流れを反映しています。これらのブロックは、必要に応じてさらに小さなブロックに分割することができ、最下位レベルの回路図がコンポーネントを持つことができるように、比較的シンプルな構造で、低いコンポーネント数を維持できます。各シートが比較的シンプルであるため、測定されたシートサイズを小さく保つことができ、これは回路図を印刷する際に大きな利点となります。
2. もう一つの大きな利点は、階層的な設計を通じて信号を追跡することが一般的にはるかに簡単であることです。なぜなら、読者は親シート上のシートエントリーを子シートのポートに一致させるだけでよく、各シート内の配線に沿って信号を追跡できるからです。

階層的な設計を構築するには追加の作業が必要です。シートシンボルにはシートエントリが必要であり、トップシートは、一つのシートシンボルから別のシートシンボルへ信号を伝達するために配線されなければなりません。ソフトウェアには、シートエントリを子シートのポートと同期させるのに役立つツールが含まれています（Design » Synchronize Sheet Entries and Ports で全てのシートシンボルに対して、またはシートシンボルを右クリックして Sheet Symbol Actions » Synchronize Sheet Entries and Ports を選択して単一のシートシンボルに対して）。また、大きな設計を小さな回路に分割するのに役立つツールも含まれています（Edit » Refactor » Move Selected Subcircuit to Different Sheet）。これらの再構築およびリファクタリングツールについて詳しくは、デザインリファクタリングのページを参照してください。

階層的な設計は任意の深さであり、任意の数の回路図シートを含むことができます。

マルチチャネル設計

主要記事： マルチチャネル設計の作成

電子設計において、回路の繰り返し部分を含むことは珍しくありません。それはステレオアンプであったり、64チャンネルのミキシングデスクであったりします。このタイプの設計は、マルチチャネル設計として知られる機能セットによって完全にサポートされています。マルチチャネル設計では、繰り返される回路を一度キャプチャし、その後、同じ子回路図を参照する複数のシートシンボルを配置するか、または単一のシートシンボルを設定して、必要な回数だけ参照された子回路図を繰り返すように指示します。コンパイルされた設計は、コンピュータのメモリ内で展開され、ユーザー定義の命名規則に従って、すべてのコンポーネントと接続性が必要な回数だけ繰り返されます。

 
左側では、4つのシートシンボルがすべて同じ子シート(PortIO.SchDoc)を参照しています。右側では、InputChannel.SchDocがRepeatキーワードによって8回繰り返されています。

キャプチャした論理設計は実際にはフラット化されることはなく、常にマルチチャネルの回路図として残ります。PCBレイアウトに転送するとき、物理的なコンポーネントとネットは必要な回数だけステップアウトされ、回路図とボードの間で作業するために利用可能なクロスプロービングおよびクロスセレクティングツールに完全にアクセスできます。PCBエディタには、1つのチャネルの配置と配線を他のすべてのチャネルに複製するツールがあり、1つのチャネル全体を簡単に移動および再配置する機能があります。マルチチャネル設計のドキュメントを参照して、マルチチャネル設計について詳しく学んでください。

マルチチャネル設計は、ソフトウェアがこの構造モデルを使用してメモリ内でチャネルをインスタンス化するため、階層的でなければなりません。

ネット識別子スコープの設定

ダイアログページ： プロジェクトのオプション

このソフトウェアは、ネット識別子スコープの現在の設定を使用して、回路図シート間の接続を確立する方法を計算します。ネット識別子スコープは、Project Optionsダイアログのオプションタブ（Project » Project Options）で設定されます。

設計の構造に合わせて、ネット識別子スコープモードを選択します。

Global、Flat、Hierarchicalオプションの動作は、以下の画像で示されています。

3つの主要なモード、Global、Flat、階層的、それぞれで接続がどのように作成されるかの簡単な例。

上記の3つのオプションに加えて、自動オプションもあります。一般的に、ネット識別子スコープは自動に設定した方が良いです。自動に設定すると、ソフトウェアはシートの構造とポートやシートエントリーの有無に基づいて、3つのオプションの中から最も適切なものを選択します。 自動に設定されている場合、ソフトウェアは以下の基準に基づいて、3つの主要なネット識別モードのどれを使用するか自動的に選択します：

• トップシートにシートエントリーがある場合、階層的が使用されます。
• シートエントリーがないがポートが存在する場合、フラットが使用されます。
• シートエントリーもポートもない場合、グローバルが使用されます。

ネットの命名方法

コンポーネントのピン間にワイヤーを配置するたびに、接続性が生まれます。設計内の各ネットには名前が付けられます。ネットに名前を付けるために使用できるネット識別子を配置していない場合、ソフトウェアはそのネットをネット内のピンの1つに基づいて名付けます。例えば、下の画像に示されているようにNetR7_1です。コンポーネントの指定子が何らかの段階で変更された場合、そのシステム生成されたネット名も変更され、これらの変更は回路図とPCBの間で伝達され、すべてが同期される必要があります。

ネット識別子がないネットには、ネット内のピンの1つに基づいてシステム生成された名前が割り当てられます。

ネット上の複数のネット識別子

同じネット上に異なる名前の複数のネットラベルを持つことはできません。この状況は検証中に検出され、エラーとしてフラグが立てられます。しかし、ネットが表示される異なるシート上で、ネットに複数のネット識別子を持つことは正当です。

この機能により、以下が可能になります：

• 階層内の異なるレベルでネットの名前を変更して、そのシート上での機能をよりよく反映させる。
• 子の回路図シートを再利用する際に、それに対するネットの名前を変更する必要がない。

ネットの命名を制御するオプション

ダイアログページ： プロジェクトオプション

最終的に、PCB上の各ネットは1つの名前しか持つことができません（ネットタイを使用して２つのネットを意図的に接続する場合を除き、1つのPCBネットが2つの名前を持つことはありません）。複数の名前を持つネットは、プロジェクト内で単一の名前を持つようにソフトウェアによって自動的に解決されますが、期待した名前でない場合があります。Project Optionsダイアログのオプションタブのネットリストオプションセクションに、名前が選択される方法を制御するためのいくつかのオプションがあります。プロジェクトオプションダイアログページを参照して、各オプションの詳細について確認してください。

これらのオプションを設定する良い方法は、ポートによるネット名付けを許可と上位レベルの名前を優先オプションを有効にすることです。これらを各シート上の重要なネットに対するネットラベルの適切な使用と組み合わせることで、シートをまたがるネットを含むすべての重要なネットが名付けられ、上位レベルの回路図で割り当てられた名前が下位レベルの回路図でも使用されることを保証します。

同じ名前を持つ2つの別々のネット

ネットの命名に関する問題として、異なる回路図シート上で異なるネットに同じネット名が使用されている場合があります。これは、重複したネットのエラーチェックによって検証中に検出されます。この状態が存在する場合、設計をPCBに転送することはできません。これら2つの別々のネットは、設計転送中に単一のPCBネットにマージされます。

この状況は、プロジェクトオプションダイアログのオプションタブでローカルネットにシート番号を追加オプションを有効にすることで解決できます。このオプションを有効にすると、すべてのローカルネットの名前にSheetNumberパラメータの値が追加されます。以下の画像に示されています。

 
ネットラベルInputが複数のシートで使用されているため、ローカルネットにシート番号を追加オプションが有効になっており、重複したネットのエラーを防いでいます。
これの効果は、コンパイルされたシートタブ（右の画像）をクリックすることで確認できます。ネット名には_2が追加されています。

意図的に二つのネットを接続する

異なるネットを意図的に接続する必要がある状況があります。これは単なる命名の問題ではありません。2つのネットを設計要件としてショートさせる必要がある場合です。例えば、アナロググラウンドとデジタルグラウンドを制御された方法で接続する必要がある場合がこれに該当します。

これは、2つのネットをネットタイコンポーネントを介して接続することで実現されます。ネットタイコンポーネントとは、制御されたショート回路に過ぎず、ネットが接続される基板上の位置を決定することができます。回路図上では、ネットタイコンポーネントには2つ以上のピンがあり、各ピンがショートさせるネットの1つに接続されています。コンポーネントのコンポーネントタイププロパティは、以下のようにNet Tieに設定されます。

ネットタイコンポーネントが、1つのクロックを2つのFPGAクロックピンに配線するために使用されている様子。

ピンは回路図上で互いに接続されていません（回路図上でショートしていません）が、PCBのフットプリント内では接続されています。

PCB側では、フットプリントは、銅を介して接続されたピンと同じ数のパッドを持っています。下の例の画像では、これは2つの四角いパッドをトラックの長さで接続することによって達成されます。これは、PCBライブラリエディタ内のフットプリントで行われます。PCBのコンポーネントタイププロパティもNet Tieに設定されます。

ソフトウェアは、Net Tie PCBコンポーネント内で作成されたショートサーキットを自動的に無視するため、DRCエラーは発生しません。

PCB上の同じネットタイコンポーネント；ネットタイのフットプリント内のパッド（選択された）はトラックでショートされます。

ネットタイコンポーネントが異なる2つのネットを接続するために使用される場合、各ネットは回路図とPCB上でそれぞれ独自の名前を保持します。

電源ネット

設定のデフォルト動作は、電源ネットがグローバルであると仮定することです。つまり、すべての回路図シートで利用可能にしたいと考えています。電源ネットにアクセスするには、必要なネット名で電源ポートを配置し、その電源ポートにコンポーネントを配線します。

電源ポートがどのネットに接続されるかを決定するのは、シンボルのスタイルではなくネット名です - 強調表示された3つの電源ポートはすべてGNDネットに接続されます。

電源ネットのローカライズ - グローバルに

前述の通り、階層設計においては、ネット識別子スコープでStrict Hierarchicalオプションを選択することにより、電源ネットを各回路図シートに局所化することができます。このアプローチでは、全ての電源ネットが各シート上で局所化されるため、信号ネットと同じアプローチを使用して手動で配線する必要があります。配線されていない場合、各回路図シート上に存在する各電源ネットに対してDuplicate Net Nameエラーが発生します。また、ポートを電源ポートに接続できるように接続マトリックスの設定を調整する必要があります。

Net Identifier ScopeをStrict Hierarchicalに設定すると、使用される各シートに対してすべての電源ネットを配線する必要があります。

電源ネットのローカライズ - 個別に

階層設計（つまり、ネット識別子スコープが階層的に設定されている設計、またはトップシートにシートエントリが含まれ、ネット識別子スコープが自動に設定されている設計 - ネット識別子スコープの設定についてもっと学ぶ）の特定の電源ネットは、その回路図シート上のポートに電源ポートを配線することで、特定のシート上でローカライズすることもできます。

ここでは、3V3電源ネットがこのシートだけにローカライズされているため、親シート上でも手動で配線する必要があります。GNDと5Vネットはグローバル電源ネットとして残ります。

動的コンパイル

関連ページ： 設計プロジェクトの検証

2つのピンをワイヤーで接続するとき、実際のネットを作成しているわけではなく、設計意図を描いているだけです。プロジェクトがコンパイルされるまでネットは作成されません。コンパイルによって、コンポーネントの詳細や接続方法だけでなく、詳細なコンポーネントと設計のパラメトリック情報も抽出されます。プロジェクトのコンパイルされたモデルは、統合データモデルと呼ばれます。

Altium Designer 20.0以前のソフトウェアバージョンでは、統合データモデルを構築するためにプロジェクトを手動でコンパイルする必要がありました。それ以降、設計データモデルは、動的コンパイルによって各ユーザー操作後にインクリメンタルに更新され、動的データモデル（DDM）と呼ばれるものが作成されます。プロジェクトの手動コンパイルは一切関与せず、すべてが自動的に行われます。設計の接続モデルは、動的コンパイルのおかげで、各ユーザー操作後にインクリメンタルに更新されます。設計プロジェクトにおいて、自動コンパイルプロセスは次の3つの機能を実行します：

1. 設計階層をインスタンス化します。
2. すべての設計シート間でネット接続を確立します。
3. 設計の内部ダイナミックデータモデル（DDM）を構築します。

これにより、行われた設計変更がナビゲーターおよびプロジェクトパネルに即座に反映されることが保証されます。

DDMとコンパイラ設定の間の論理的、電気的、およびドラフティングエラーをチェックするには、プロジェクトを検証する必要があります。このコマンドは、メインメニューから Project » Validate Projectコマンドを選択するか、プロジェクトパネルでプロジェクトのエントリを右クリックして、コンテキストメニューからプロジェクトの検証コマンドを選択することでアクセスできます。

コンパイラによって検出された違反は、メッセージパネルに警告および/またはエラーとしてリストされます。コンパイラは、ソースドキュメントの違反をチェックする際に、プロジェクトタイプに応じて、プロジェクト オプションダイアログのエラーレポートおよび接続マトリックスタブで定義されたオプションを使用します。

動的データモデル

ソフトウェアの基本要素は、統合データモデル（UDM）です。動的コンパイルの自動インスタンスを通じて、設計プロセスの中心に位置する単一で統合されたモデルが作成されます。モデル内のデータは、ソフトウェア内のさまざまなエディターやサービス、回路図やPCBを含む、アクセスして操作することができます。さまざまな設計ドメインごとに別々のデータストアを使用するのではなく、UDMは、コンポーネントとその接続性を含む設計のすべての側面からのすべての情報を収容するように構造化されています。この単一で統合されたモデルは、動的設計コンパイルの結果として作成され、設計プロセスの中心に位置します。つまり、統合データモデルはプロジェクトが開かれた瞬間から利用可能であり、追加の手動コンパイルを必要としないことを意味します - 真のダイナミックデータモデル（DDM）。したがって、モデルはユーザー操作ごとに増分的に更新（コンパイル）されます。回路図の設計から自由に配置、配線、並べ替え、名前の変更、追加、削除ができます。

PCBデザインのコンパイルプロセスは、回路図やPCBエディターの外部でコードによって管理されています。このアプローチにはいくつかの利点がありますが、最大の利点は、デザインの統一データモデルが個々の回路図やPCBエディターの外部にあることです。UDMには、デザイン内のすべてのコンポーネントの詳細な説明と、それらがどのように接続されているかが含まれています。

ソフトウェアは、回路図とPCBを通じて接続データを管理します。

以下の場所と操作では、デザインのコンパイルが動的であるため、追加の手動アクションは必要ありません：

• ナビゲーターおよびプロジェクトパネル
• ActiveBOM
• ECOの実行
• クロスプロービング
• ネットカラーハイライト
• ピンスワッピング
• コンポーネントクロスリファレンス

たとえば、設計を通じてネットをトレースするには、Unified Data Modelとどのようにやり取りしますか？それはナビゲーターパネルを通じて行います。

接続性の検討

パネルページ： ナビゲーターパネル

設計が大きく、多くのシートにまたがっている場合、設計の接続性を追跡して確認することが難しくなることがあります。このプロセスを支援するために、ナビゲーターパネルを使用できます。このパネルは、コンパイルされた設計全体のビューを提供します。

パネルを使用する基本的なアプローチは以下の通りです：

• パネル上部の ボタンをクリックしてブラウジング動作を設定し、Preferencesダイアログを開いて好みのハイライト方法を有効にします。または、パネル内の興味のあるオブジェクトを右クリックし、下の画像に示すようにメニューオプションを使用してナビゲーション動作を構成します。
• パネルのDocuments for領域でブラウジングの範囲を設定し、全体の設計をブラウズするにはFlattened Hierarchyを選択します。
• リストのInstanceセクションでコンポーネントをクリックすると、そのコンポーネントにジャンプし、コンポーネントを展開して所在地を特定するか、ピンにジャンプします。
• Net /Busセクションでネットまたはバスをクリックすると、そのネットまたはバスにジャンプします。
• Altキーを押しながらクリックすると、そのオブジェクトに回路図とPCBの両方でジャンプします。

ナビゲーターパネルでコンポーネントやネットをクリックすると、そのコンポーネントやネットを特定し、設計を通じて接続を追跡できます。表示オプションにアクセスするには、右クリックします。画像上にカーソルを合わせると、回路図とPCB上のコンポーネントに同時にナビゲートする様子が表示されます（PCBオブジェクトを含めるには、ナビゲーターパネルでクリックする際にAltキーを押し続けます）。

基板上のコンポーネントのナビゲーション

ナビゲーターパネルから回路図やPCB上のコンポーネントを位置決めするだけでなく、Altキーを押しながらPCB上のピン/コンポーネント/ネット/バス/ハーネスを直接回路図からナビゲートすることもできます。

例えば、回路図上でコンポーネントをクリックして位置を特定すると、そのコンポーネントをPCB上でも特定できます。

これを行うには：

• PreferencesダイアログのSystem - Navigationページで、Highlight MethodsのSelectingオプションを有効にし、Cross Select Modeセクションで好みのオプションも有効にします。
• 回路図エディタとPCBエディタの両方でクロスセレクション（Tools » Cross Select Mode）を有効にします。

これらのオプションは、ナビゲーションとクロスセレクションの動作を設定します。

これで、回路図上でピン/コンポーネント/ネット/バス/ハーネスを選択すると、下の画像に示すように、それらのオブジェクトがPCB上でも選択されます。

回路図でコンポーネントとネットを選択すると、それらのオブジェクトはPCB上でも選択されます。PCBから回路図へのクロス選択も機能します。

 

プロジェクト構造内でのコンポーネントとネットの検索

パネル内の構造をナビゲートして、興味のあるコンポーネントやネットを見つけ、そのオブジェクトをダブルクリックすると、プロジェクトの回路図ドキュメント内のそのオブジェクトのインスタンスが表示されます。システム - ナビゲーションページの設定ダイアログで、オブジェクトのハイライト表示動作（ズーム、ディム、選択など）を指定します。

プロジェクトオブジェクトナビゲーションは、ナビゲーターパネルでも利用可能で、設計オブジェクトとそれに関連するデータの詳細な階層構造を提供します。システム - ナビゲーションの設定は、プロジェクトおよびナビゲーターパネルの両方のオブジェクトハイライトの振る舞いを決定します。

► 詳細については、ナビゲーターパネルを参照してください。

接続のハイライト

接続ナビゲーションオプションは、プロジェクトパネルで選択されたオブジェクトの接続関係を表示します。パネルのオブジェクト階層リストで、例えばNetのエントリをダブルクリックすると、その相互接続が回路図でハイライト表示されます。

プレビュー機能は、Preferencesダイアログのシステム – ナビゲーションページのハイライト方法セクション内の接続グラフオプションによって有効になります。選択したオブジェクトに関連付けられている電源オブジェクトの接続も表示するには、追加の電源パーツを含むオプションを選択します。

 

グローバルネットハイライト

設計全体でのネット接続は、ワイヤーをクリックする際にAltキーを押し続けること（Alt+クリック）で、すべての回路図において強調表示されます。ネットのすべての回路図インスタンスが強調表示され、他のオブジェクトは暗くなり、設計内での信号/電力の伝播を一つのシンプルなアクションを使って視覚的に示します。

ネットの強調表示は、空白の場所をクリックすることでクリアされ、その動作はPreferencesダイアログのシステム - ナビゲーションページにあるハイライト方法設定によって決定されます。 暗くするオプションのチェックを外すと、ネットの強調表示機能が無効になることに注意してください。

ネットの色の設定

メインページ： ネットに色を適用する

回路図をより読みやすくし、PCBエディタでネットやルートの作業を容易にするために、回路図の配線やPCBのネットおよびルートに色を適用できます。

回路図エディタでは、下の画像に示されているように、View » Set Net Colorsサブメニューのコマンドを使用して、ネットやバスにハイライト色を適用できます。これらの色は、いつでもPCBを更新コマンドを通じてPCBエディタに転送できます。

PCBエディタでは、接続線のデフォルト色と可視性は、PCBビュー設定パネルのシステムカラーセクションで設定されます。このデフォルト色は、ネットが作成されるとき（回路図からの初期設計転送中）に適用されるため、このオプションが変更されても、既存の接続線の色は変わりません。

PCBエディタでは、各ネットに適用された色は、PCBパネルのネットモードで表示されます。下の画像の右下隅に示されているように、ネット名の隣のチェックボックスの背後にある色を探します。 色は常に未配線のネット（接続線）に適用されます。配線済みのネットに色を表示するには、PCBパネルのネット名の隣にあるチェックボックスを有効にし、PreferencesダイアログのBoard Insight Color Overridesページで表示オプションを設定します。下の画像では、オーバーライド色の基本パターンがソリッドに設定され、ズームアウト動作がオーバーライド色が優先に設定されています。 回路図で適用されたネットの色は、PCBを更新するコマンドによってPCBに転送されます。PCB Color Override機能を設定して、ボード上での表示方法を制御します。

PCBネットの色を変更する

回路図の配線に色を適用してPCBに転送することは常に可能ではありません。この状況では、PCBエディタ内の接続線と配線に色を適用することができます。設計が転送された後にネットの色を変更するには、PCBパネルのネットモードでネット名をダブルクリックします。個々のネットの色は、ネット編集ダイアログで編集できます。

複数のネットの色を変更するには、PCBパネルのネットモードを使用します：

• 複数のネットクラスや個別のネットを選択するには、標準のWindowsマルチセレクト技術（Shift+クリックまたはCtrl+クリック）を使用します。
• 選択したオブジェクトを右クリックし、コンテキストメニューからネットの色を変更コマンドを選択して、選択したネットに新しい色を割り当てます。
• もう一度右クリックして、Display Override » Selected Onを選択し、選択したネットに対して色のオーバーライド機能を有効にします。

接続線の色を変更し、表示オーバーライド機能を有効にすることで、ネットの視認性を向上させます。