Altium Designer でのマルチシート&階層的設計

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回路図が元々紙に描かれていた時代には、大きな製図台に収まるほどの大きな一枚の紙に描かれ、専用の大判コピー機で複製されていました。時代は変わり、現在では回路図はデスクトップPC上で作成され、サーバーに保存され、小型のレーザープリンターで印刷されます。

この変化により、たとえシンプルな設計であっても、複数の回路図シートに表示された方が、より簡単に理解できるようになりました。設計が特に複雑でなくても、複数のシートにわたって整理することには利点があります。

例えば、設計にはさまざまなモジュラー要素が含まれている場合があります。これらのモジュールを個別のドキュメントとして維持することで、複数の設計者が同時にプロジェクトに取り組むことができます。設計を論理的なモジュールに分割することは、設計の可読性を大幅に向上させます。これは、製品の寿命の後期に回路図を読み解く必要がある人々にとって重要な考慮事項です。また、設計が少ないコンポーネントごとに複数のシートに構造化されている場合、レーザープリンターなどの小型印刷が使用できるという利点もあります。

複数のシートに設計を広げる予定がある場合、決定すべきことが2つあります:

  • シートの構造的関係
  • それらのシート上の回路間で電気的接続を行うために採用される方法。

選択は、各プロジェクトのサイズやタイプ、および個人の好みによって異なります。

この記事では、シート間の構造的関係、その仕組み、およびマルチシート設計を作成するためのツールや技術に焦点を当てています。接続がどのように作成されるかについて詳しく知りたい場合は、接続の作成の記事を参照してください。

フラットまたは階層設計

前述の通り、設計者としては、回路図のシートがどのように整理され、それらのシート間の接続がどのように確立されるかを決定する必要があります。これらは別々の決定ではありません。構造を選択すると同時に、それらのシート間の接続がどのように作成されるかも選択する必要があります。

マルチシート設計の構造には、フラットまたは階層的の2つのアプローチがあります。

どちらのアプローチも有効であり、それぞれに長所と短所があります。フラットデザインは作成が早いですが、信号を追跡し機能を解釈するのが他の人にとって難しくなります、特に印刷されたコピーからです。階層的デザインは、接続を作成するためのステップが多いため、描画に時間がかかりますが、その報酬として、他の人が機能をより容易に解釈し、シートをまたいで信号を追跡できるデザインになります。階層的デザインは、設計の再利用にも重要であり、マルチチャネル設計の不可欠な部分です。

子シートを親シートに接続する技術は、フラットデザインと階層型デザインの両方で同じです - それがフラットデザインか階層型デザインかを決定するのは、接続がどのように作成されるかです。

フラットデザイン

フラットデザインを考えるときは、大きな回路図のシートがいくつかの小さなシートに切り分けられたかのように考えることができます - フラットデザインでは、すべてのシートが同じレベルに存在します。フラットデザインにおける接続は、任意のシートから他の任意のシートへ直接作成されます - このタイプの接続は水平接続と呼ばれます。

フラットデザインでは、トップシートの使用はオプションです。もし含まれている場合、デザイン内の各シートのシートシンボルを持ちますが、配線を含むことはできません。フラットデザインには任意の数のシートが存在することができます。

 
最初の画像 - 平面設計にはトップシートがありません;二番目の画像 - 同じ設計にトップシートがあります。トップシートには配線がないことに注意してください。単に設計内のシートを示しています。

階層設計

階層設計において重要なのは、プロジェクトにはトップシートが1つだけ含まれることです。他のすべてのソースドキュメントはシートシンボルによって参照されなければなりません。設計検証を行う際には、複数のトップレベルドキュメント違反チェックを使用して、この条件が満たされていない場合にフラグを立てることができます。さらに、シートシンボルは、それが配置されているシートや、より上位のシートを参照してはならず、そうすると構造内で解決不可能なループが発生します。

階層設計とは、設計内の木のような構造またはシート間の関係が表現されるものです。これはシートシンボルを用いて行われ、シートシンボルは設計階層内の下位のシートを表します。シンボルは下のシートを表し、その中のシート入力は下のシートのポートに接続します(または接続を表します)。接続は、シートシンボル内のシート入力を通じて行われます - 一つのシートのポートから別のシートのポートへ直接ではありません。

フラットデザインと同様に、子シートはシートシンボル内でそのファイル名を定義することによって識別されます。階層型デザインでは、その子シートはさらにシートシンボルを含むことができ、下位レベルのシートを参照し、階層内に別のレベルを作成します。下の画像は階層型デザインを示しており、階層には3つのレベルがあります。 階層型デザインでは、ツリーに示された構造は、シートシンボルによって作成された親子関係によって決定されます。
階層型デザインでは、ツリーに示された構造は、シートシンボルによって作成された親子関係によって決定されます。

階層設計では、子シート上の信号はポートを介してシートを離れ、親シート上の対応するシート入力に接続します。親シートには、子信号を別のシートシンボルのシート入力まで運ぶ配線が含まれており、その後、2番目の子シート上の対応するポートに向かって下降します。下の画像に示されています。

子シートのポートから親シートのシートシンボル内の対応するシートエントリへの接続

この親子シート構造は任意の深さに定義でき、階層設計には任意の数のシートが存在できます。

シート間の接続性は、ネット識別子スコープによって決定されます。これは、プロジェクトのオプションダイアログのオプションタブで設定されます。接続性の作成について詳しくは、接続性の作成ページをご覧ください。ネット識別子スコープには自動オプションが含まれていることに注意してください。通常の接続要件であれば、このオプションは良い選択です。
階層設計の利点は、設計の構造を読者に示し、子シートから親シート上のシートシンボルへと常に接続されるため、接続が完全に予測可能で、簡単に追跡できることです。
階層設計のもう一つの利点は、洗練された設計再利用システムの提供プラットフォームを提供することです。このシステムは、データがどのように保存されているかに応じて、ファイルベースまたはサーバーベースのいずれかの方法で提供されます。
  • ファイルベースのシステムはデバイスシートと呼ばれ、ライブラリのデバイスシートから既存の回路図を直接作成中の設計に配置します。デバイスシートについて詳しくは、デバイスシートの記事を参照してください。
  • ワークスペースベースのシステムはマネージドシートと呼ばれ、接続されたワークスペースから既存の回路図を直接作成中の設計に配置します。マネージドシートについて詳しくは、シートの管理のページを参照してください。

クロスリファレンスの追加

 

プロジェクトにクロスリファレンスを追加することで、プロジェクト内の回路図シート間のネットの接続フローを簡単に追跡できます。回路図エディタは、クロスリファレンスの自動作成および更新をサポートしています。

自動クロスリファレンスオプションを一般領域で有効にし、プロジェクトオプションダイアログのオプションタブ内のクロスリファレンス領域でオプションを設定してください。アクティブプロジェクトのクロスリファレンスの特定のスタイルを設定するか、設定でクロスリファレンス設定に従うオプションを有効にして、回路図 - 一般ページポートクロスリファレンス領域のオプションを継承することができます。設定ダイアログ。ここから、クロスリファレンスが表示されるオブジェクト(ポート、オフシートコネクタ、シート入力)も選択できます。

オプションタブは、メインメニューからレポート » 自動クロスリファレンス設定コマンドを選択するか、デザインスペース内を右クリックしてコンテキストメニューからシートアクション » 自動クロスリファレンス設定コマンドを選択することで、プロジェクトオプションダイアログのオプションタブにすぐにアクセスできます。

アクティブプロジェクトの自動クロスリファレンスを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設定します。

選択されたオブジェクトの隣に、設定されたスタイルで回路図上にクロスリファレンスが表示されます。クロスリファレンスの値は、選択されたオブジェクトのクロスリファレンスの表示を切り替えることができるPropertiesパネルにも表示されます。
回路図上および選択されたオブジェクトのPropertiesパネルでクロスリファレンスを探索できます。ここにポートのクロスリファレンスの例が示されています。

回路図のPDF出力では、クロスリファレンスもサポートされています。オブジェクトが複数の接続されたオブジェクト(例えば、ポートが親の回路図シート上のシート入力と他のシート上のポートに接続されている場合)に関連している場合、PDF出力でそのオブジェクトをクリックすると、接続されたオブジェクトが存在するシートのリストが表示されます。リスト項目を選択して、対応するページを開きます。オブジェクトが単一の接続されたオブジェクトに関連している場合、そのオブジェクトをクリックすると、すぐに対応するページが開きます。

回路図のPDF出力では、ポップアップメニューを使用して、複数の接続されたオブジェクトを簡単にナビゲートできます。

マルチシート設計の作成

プロジェクトに2枚目の回路図シートを追加すると、マルチシート設計が作成されます。トップシートなしでフラットな設計を作成する予定の場合は、プロジェクトに回路図シートを追加し続けるだけです(プロジェクトの入力を右クリックし、コンテキストメニューから新規追加プロジェクト » 回路図コマンドを選択)。その後、ネット識別子スコープが正しく設定されていることを確認します

下位レベルのシートを参照するためにシートシンボルを使用したい場合は、シートシンボルを配置して手動で編集し、下位レベルのシートを正しく参照するようにするか、以下に説明するように、さまざまな組み込みコマンドを使用して支援を受けることができます。

子シートの参照

下位レベルのシートを参照するのは、シートシンボルのファイル名プロパティです。このフィールドには、そのファイルの場所へのパスではなく、回路図ファイル名のみを含めるべきです(この場所のデータは実際にはプロジェクトファイルに格納されています)。

プロパティパネルのシートシンボルモードで、選択されたシートシンボルのプロパティを表示
このシートシンボルのファイル名プロパティは、このシートシンボルを子回路図シートにリンクします。

子回路図が親回路図と同じフォルダに保存されている必要はありません。ファイルが親の保存フォルダより下のフォルダに保存されている場合は、相対ファイル参照が使用されます。ファイルが別の場所に保存されている場合は、絶対ファイル参照が使用されます。このようなプロジェクトでファイルを移動する際は注意してください。または、プロジェクトパッケージャーを使用してファイルをZIP化すると、プロジェクトをZIP化する際にファイルパスが解決されます。

マルチシート設計のナビゲーション

回路図エディタは、マルチシート設計のドキュメント間およびそれに関連するオブジェクト間を迅速にナビゲートするためのツールを提供します。

ツール » 上/下階層 コマンドは、現在のドキュメントから、設計階層の次のレベルへ、上または下へフォーカスを移動させるために使用されます。このコマンドを起動すると、カーソルが十字線に変わり、ナビゲーションポイントを選択するように求められます。シート入力をクリックすると、サブシート上の対応するポートが表示され、シートシンボルをクリックすると、サブシート全体が表示されます。階層を上にナビゲートするには、ポートをクリックして、親シート上の対応するシート入力が表示されます。

シート入力またはポートがバスに接続されている場合、最初のクリックでメニューが表示され、そこからバス全体またはバス内の個別の信号を選択できます。シート入力またはポートからの対応する配線が強調表示されます。元のシート入力またはポートを2回クリックすると、それぞれ下の回路図シート上の対応するポート、または上のシートのシート入力が表示されます。

カーソルの下にあるシートシンボルが参照する子シートを開くには、配置されたシートシンボル上で右クリックし、コンテキストメニューからシートシンボルアクション » サブシートを開く <SchematicDocumentName>コマンドを選択します。コマンドを起動した後、シンボルによって参照される回路図ドキュメントが(まだ開かれていない場合)開かれ、メイン設計ウィンドウでアクティブなドキュメントになります。

関連するオブジェクトに対して自動相互参照が有効になっている場合、オブジェクトの右クリックポートアクションシート入力アクション、およびオフシートアクション(フラットデザインの場合)のサブメニューからジャンプトゥコマンドを使用して、ポート、シート入力、オフシートコネクタ間をナビゲートすることもできます。例えば、自動相互参照オプションが有効になっており、プロジェクトのオプションダイアログのオプションタブでポートオプションにシート入力&ポート設定オプションが選択されている場合、ポート上で右クリックして、コンテキストメニューから必要なポートアクション » ポート<PortName>を<SchematicDocumentName>にジャンプまたはポートアクション » シート入力<PortName>を<SchematicDocumentName>にジャンプコマンドを選択できます - 指定されたポートまたはシート入力のソースドキュメントがアクティブドキュメントになり、カーソルがポートまたはシート入力の上に配置されます。ターゲットドキュメント上の同じ名前のすべてのポート(および接続された配線)が強調表示されます。


Jump toコマンドを使用して、デザイン内のどこにでもある一致するオブジェクトにジャンプします。

  • オブジェクト間をナビゲートすると、対応するオブジェクトが設計空間内でハイライト表示されます。視覚表示は、Preferencesダイアログのシステム - ナビゲーションページで定義されたハイライト方法(ディミング、ズーミング、選択)に従います。

  • 階層は、Ctrlキーを押しながらポート、シート入力、またはシートシンボルをダブルクリックすることで直接ナビゲートすることもできます。

  • 階層は、ナビゲーターパネルインタラクティブナビゲーション機能を使用してナビゲートすることもできます。

階層の作成

このソフトウェアには、マルチドキュメントの階層構造を迅速かつ効率的に構築するための多数のコマンドが含まれています。使用するコマンドは、個人の設計方法論に依存します - これは大まかにトップダウンまたはボトムアップと分類されます。これらのコマンドは、シート入力の追加、新しい回路図シートの作成、ポートの配置など、プロセスに必要なすべての要素を処理するため、手動で階層を作成するよりも効率的です。 トップダウン方式で階層を構築するには、このコマンドを使用します:

このコマンドを使用して、階層を下から上へと構築します:

  • シートシンボルからシートを作成 (デザインメインメニューまたはシートシンボルの右クリックサブメニューのシートシンボルアクション) – このコマンドを使用して、指定したシートシンボルの下に新しい回路図シートを作成します。シンボルのシート入力に一致するポートは、新しいドキュメントの左下隅に配置されます。シートシンボルにすべてのシート入力をまだ含んでいなくても心配はいりませんが、時間の経過とともにさらに追加された場合は、以下で説明するように、シート入力とポートを再同期できます。

    • 作成される回路図ドキュメントは、シート シンボル ファイル名をファイル名にします。シートシンボルのファイル名フィールドにドキュメントの目的の名前を入力し、拡張子(つまり<DocumentName>.SchDoc) を使用するか、名前を空白のままにして、後でドキュメントを保存するときに名前を入力します。
    • シートシンボルからシートを作成し、そのファイル名のシートがすでに存在する場合は注意が必要です。同じファイル名で新しいシートが作成されます。複製は、必要に応じて新しいシートを別の名前で保存するか、既存のシートを上書きすることで、保存時に解決できます。
    • 新しい子シートに作成されたポートの電気 I/O タイプは、元の親シート シンボルのシート 入力の I/O タイプと同じになります。

次のコマンドを使用して、ボトムアップ方式で階層を構築します:

  • シートからシートシンボルを作成 (デザインメインメニューまたは設計領域の右クリックサブメニューのシートアクション) – このコマンドを使用して、指定した回路図シートからシンボルを作成します。このコマンドを使用するには、まず新しいシートシンボルを保持するシートに切り替えてから、コマンドを起動します。配置するドキュメントを選択ダイアログが開きます - これを使用して、新しく作成されたシートシンボルによって参照されるターゲット回路図ドキュメントを選択します。シートシンボルには、検出した各ポートに一致するシート入力が含まれます。ポートまたはシート入力が後の段階で追加または削除された場合は、以下で説明するように、再同期できます。

    • シートシンボルが作成され、アクティブなシートに配置されると、このシートは配置するドキュメントを選択ダイアログに表示されません。これは、シートシンボルが、そのシンボルが配置されているシートと同じシートを参照できないためです。
    • 新しい親シート シンボルで作成されたシート 入力の電気 I/O タイプは、元の子シートのポートの I/O タイプと同じになります。

次のコマンドを使用して、設計における回路の配置方法を再編成します。

  • 編集 » リファクタリング » 選択したサブサーキットを別のシートに移動 - このコマンドを使用して、選択したコンポーネントと配線をプロジェクト内の別のシートに移動します。[宛先ドキュメントを選択]ダイアログが開き、プロジェクト内の既存の回路図を選択できます。このコマンドについては、以下で詳しく説明します。

もし、コンポーネントを一つのシートから別のシートに移動するための専用コマンドがなぜあるのか疑問に思っている場合、これらは標準のカット&コピー コマンドが各コンポーネント独自の識別子を自動的にリセットするために提供されています。UIDは、回路図コンポーネントをPCBコンポーネントに結びつけます。回路図コンポーネントのUIDがリセットされた場合、設計が同期されるたび(設計 » 更新 コマンドが使用されたとき)に、設計者に対してデザインネーターを介してマッチングを試みるよう促されます。必要に応じて、UIDはPCBエディタ内から プロジェクト » コンポーネントリンク コマンドを使用して再同期化することができます。

設計同期についてもっと学ぶ

設計の再構築

メイン記事: 設計リファクタリング

設計のプロセスはしばしば非構造的で有機的であり、デザイナーは同時に設計の複数の部分に対してアイデアを練っているかもしれません。アイデアが進化するにつれてセクションを捉えています。それは、始めはよく整理され、きちんと配置された回路図が、混雑して整理が悪くなる可能性があることを意味します。回路図の設計を再編成するために切り取り、コピー、貼り付けを使用できますが、これが常に最良のアプローチではありません。

なぜ切り取りとコピーを使わないのか?それは、各コンポーネントが配置されると、それには一意の識別子が割り当てられ、この識別子はコンポーネントが切り取り/コピーして貼り付けられるたびに自動的にリセットされるからです。このUID管理は、設計内で使用される各UIDのインスタンスが1つだけであることを保証するために行われます。なぜなら、それは回路図のコンポーネントをPCBのコンポーネントにリンクする鍵となるフィールドだからです。設計がPCBエディタに転送されていない場合は、切り取り/コピー/貼り付けのアプローチで問題ありませんが、転送されている場合は、リファクタリングツールを使用する方が良いです。

サブサーキットを別のシートに移動する

回路の一部を一つのシートから別のシートに移動する最も簡単な方法は、それを選択してから、編集 » リファクタリング » 選択したサブ回路を別のシートに移動コマンドを実行することです。移動先ドキュメントの選択ダイアログが開き、目的のシートを選択してOKをクリックすると、そのシートが表示され、サブ回路がカーソル上に浮かんで配置の準備ができます。

ボードが作成された場合、選択した回路を別のシートに移動するには、リファクタリングコマンドを使用します
プロジェクト内の異なるシートに選択した回路部分を簡単に移動できる選択したサブサーキットを別のシートに移動コマンド。

デザインリファクタリングについてもっと学ぶ。

ポートとシート入力の同期

デザインの再構成の一環としてコンポーネントや配線を移動した場合、各ポートが対応するシート入力と一致するように、子シートをシートシンボルに再同期する必要があるかもしれません。これは、シート入力とポートの同期コマンドを使用して行います。これは以下のために使用できます:

  • 特定のシートシンボル - シートシンボルを右クリックしてコンテキストメニューを表示し、シートシンボルアクション » シート入力とポートの同期 コマンドを選択して、カーソル下のシートシンボルのみを分析します。
  • デザイン内のすべてのシートシンボル - デザイン » シート入力とポートを同期 コマンドを選択して、デザイン全体のすべてのシートシンボルを分析すると、ダイアログの下部にある一致しないシートシンボルのみを表示オプションに従って、デザイン内の各シートシンボルのタブがダイアログに表示されます。

これらのコマンドのどちらを使用しても、「ポートをシート入力に同期」ダイアログが開きます。このダイアログでは、既に一致しているポート/シート入力がダイアログの右側にリストされ、一致していないポートとシート入力が左側の2列にリストされます。シートシンボルが参照している子シートと「同期している」とは、そのシート入力がそのサブシート上の対応するポートと名前とI/Oタイプの両方で一致している場合を指します。

ポートとシートエントリーの同期ダイアログは、ポートとシートエントリーの不一致をチェックして修正するために使用されます
「ポートとシート入力の同期」ダイアログは、子シート上のポートがシート入力と一致するようにするために使用されます。この設計ではシートシンボルが2つあり、それぞれがシート入力/ポートの不一致を示していることを、2つのタブが示しています。

ダイアログの左側に表示される不一致に焦点を当てると、最初の列にシート入力を選択し、次に2番目の列に正しいポートを選択し、次にダイアログの中央にある必要なボタンをクリックして、それらが同期されるように更新します(そして、ダイアログの右側のリストに移動します)。

ボタンの機能は次のとおりです:

  • ボタン、シートエントリーに合わせてポートを更新 - シート入力のプロパティを使用し、それらを選択したポートに適用します。

  • ボタン、ポートに合わせてシートエントリーを更新 - ポートのプロパティを使用し、それらを選択したシート入力に適用します。

左側の列で複数のシート入力が選択されている場合、ソフトウェアは各シート入力を2列目の隣接するポートと同期させます。隣接するポート(またはシート入力)がない場合、新しいものが作成されます。

  • コマンドが新しいシート入力やポートを追加する場合、それらは完了した時点で回路図シート上で正しく配置する必要があります。
  • ダイアログで行われた変更はすぐに有効になることに注意してください。変更はダイアログを通じて元に戻すことはできません。変更を元に戻すには、ドキュメントの元に戻す機能を使用する必要があります。
If you find an issue, select the text/image and pressCtrl + Enterto send us your feedback.
注記

利用できる機能は、Altium 製品のアクセスレベルによって異なります。Altium Designer ソフトウェア サブスクリプション の様々なレベルに含まれる機能と、Altium 365 プラットフォーム で提供されるアプリケーションを通じて提供される機能を比較してください。

ソフトウェアの機能が見つからない場合は、Altium の営業担当者に連絡して 詳細を確認してください。

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