1、設計驗證與同步 Modified by on 22-Jan-2016 為 了確保設計已經做好了PCB布局的準備工作，工程師們采用什么作為他們的日常工具呢？ 在此階段，驗證設計的正確性通常是最困難但也是最重要的一個方面。 本文重點討論PCB布局之前工程師面臨的各種難題，并給出了避免各種錯誤以及利用Altium Designer協助工程師開展工作的具體方法。設 計一旦通過驗證，接下來就是將設計轉變為PCB布局。無論是首次將原理圖設計轉變為PCB文件，還是在原理圖上或PCB上對現有設計加以更改，均需要采用 某種方法使兩邊保持同步。Altium Designer具有強大的設計同步功能，可有效解決設計同

2、步問題，幫助您輕松完成實際設計過程中最重要以及最有樂趣的工作。驗證Altium Designer中的設計 Modified by on 22-Jan-2016 Contents· 設計驗證策略· 驗證我們的產品設計是否合理？· 驗證中的眾多人為因素· 驗證清單絕對最小值· 元器件庫策略· 創建集成元器件庫· 非標準元件類型· 已分配封裝· 封裝管理器· 從PCB元器件庫更新· 從元件庫更新· 原理圖設計策略· 編譯VS電氣規則檢查· 設計技術的一些附加注釋

3、· 設計符號· 設計標注· 不同的設計方法· 互連 不同的模型可以影響如何執行設計· 布線錯誤· 扁平化設計· 層次化設計· 設計復用· 設計Snippets 現有設計的簡單復用· 設計復用 參數層次化設計· 物料清單BOM信息· 反向標注· 電路板按位置重新標注時，元件標號予以更新· 由于空間限制工程師需要使用較小元件封裝· 當檢測到元件值錯誤，或者當某個值一開始為空，之后在電路板設計時予以確定· 引腳交換造成的網絡表變更·

4、 總結為 了確保設計已經做好了PCB布局的準備工作，工程師們采用什么作為他們的日常工具呢？在此期間，驗證設計的正確性通常是最困難但也是最重要的一個方面。本 文重點討論PCB布局之前的各種難題，并給出了避免各種錯誤以及利用Altium Designer協助工程師開展工作的具體方法。設計驗證策略良 好的設計檢查和調試策略會將設計集成到一系列準備周全的步驟中，保證設計順利完成并投入市場。這個過程需要的就是一個完整詳盡的流程路線圖。 驗證設計的最佳途徑是擁有一款能為您提供盡多幫助的軟件！驗證我們的產品設計是否合理？測 試常被認為是一個很寬泛的話題，也被稱為驗證與確認。驗 證是指確保設計準確運

5、行的流程。而確認卻稍有不同，它是指確保設計可追溯到某一組設計要求。這是一個很大的區別。簡單來說：驗 證“我們的產品設計是否合理？”確 認“我們設計的產品是否合理？”如 上所述，本文側重介紹在PCB布局前（即最難發現問題并要求工程師花費精力的階段）針對電子設計的驗證工作。這些方法，我們稱之為策略，會重點圍繞更加實 際的實戰技術，是工程師日常儲備的一部分，確保他們能始終按時、保質完成任務，順利設計出好產品！驗證中的眾多人為因素設 計方案是人為開發設計的，并非像制造廠一樣從一個模子里出產品。鑒于此，在驗證過程中會有許多技術要素發揮作用，值得一提的是人為要素占大部分，并對最終 結果和質量產生重大影響。

6、 當一個設計構建完成，人類的創造力就轉化為物理形態！ 例 如，在提供關鍵任務應用（例如航天工業）的公司中，常常不得不克服的一大難題是心理活動對審查質量的影響。工程師不是機器人，許多細節都可能影響質量。上 市時間壓力是可能造成設計不佳的另一個要素，這幾乎是每家公司所要面臨的問題，無論其產品和應用是什么。本 文的重點不在人為因素，但這也是影響進程的重要因素。驗證清單絕對最小值絕 大多數成功公司采用了更謹慎的驗證方法，那么這些幾乎可用于各個方面的較成熟的驗證方法有哪些呢？ 讓我們來看一看：· 工 程師不得審查自己的設計。雖然工程師可能認為自己的設計最好（這樣可加快進程）

7、。然而，在關鍵任務設計中，由于工程師對自己的設計太過熟悉反而會有損其客 觀判斷。· 制 備一份檢查清單，這樣每次都可以發現所有錯誤，然后反饋給工程師。· 在 自信能夠成功使用新元件的封裝前，需對這些封裝進行測試（通常包括打印出封裝、放置元器件進行測試、檢查引腳-焊盤標號是否正確映射以及引腳功能與焊盤是 否匹配）· ERC/DRC 檢查原理圖和電路板，并確定可能存在的錯誤和警告的容忍等級。· 對 各Gerber層進行人工檢視，查看是否存在問題（一些工程師甚至會在CAM編輯器內運行DRC）。· 對 各層進行目視檢查。· 打 印并檢查各層。

8、· Gerber 和鉆孔登記。審 查通常至少包括一份生成的原理圖元件表，并根據此表驗證元件類型是否正確。最后，將所有相應的變更更新到PCB中，尤其是在原理圖中可能有嵌入的PCB規 則（線寬、間距）或測試點的情況下。元器件庫策略幾 乎所有公司都擁有數據庫，并采用自備的特定元件號。開始設計前，工程師所面臨的最大挑戰之一是驗證元器件庫，并確認已采用經認可的符號和封裝。當然，該設 計是從創建或評估實際元器件庫（符號和封裝）開始，因為如果元件不可用，您就無從下手。創建集成元器件庫Altium Designer中的集成元器件庫是由源符號、封裝和其它所有信息（例如SPICE和其它模型文件）編譯成的

9、單個文件。采用集成元器件庫是一個好的開始， 它在驗證數據表和封裝時能夠節約大把時間。采用集成元器件庫（并非所有CAD都包含此類元件庫）的優勢在于只需在開始時進行一次驗證。之后，Altium Designer不會對您的工作做出任何修改，并在需要時顯示工程師需要查看的信息。在 編譯過程中，查看關系是如何定義的，以確認模型和符號之間的關系，并將他們納入一個集成元器件庫中。該文件在編譯后不可直接編輯，這樣可進一步提高可移植 性和安全性。即 使沒有采用集成元器件庫，而是采用源原理圖或PCB元器件庫，編譯元器件庫時也會交叉檢測符號到針腳的映射（這是常見的錯誤來源）。雖然這聽起來顯而易 見，但至關重要的是所

10、有的一切均已進行精確檢測，并且各零件都滿足設計的最低要求。只有保證這一點，工程師才有把握在開始設計前避免許多問題。構建、使用并修改集成元器件庫以及如在Altium Designer中創建源原理圖和PCB元器件庫的相關指南見構建集成庫章節。參見庫元件指南，瀏覽構建元件的基礎 知識以及如何使用原理圖和PCB元器件庫編輯器生成元件報告。非標準元件類型并非所有元件都需要安裝在PCB上，并非所有元件都需列在物料清單上，并非所有裝在PCB上的部件都需顯示在原理圖上。Altium Designer通過元件屬性對話框（元器件庫內或原理圖上）內的元 件類型這一屬性對此提供支持。舉 例來說，通過在原理圖中添加用于

11、裝配PCB的支架元件，來增加原理圖的可讀性。如果物料清單內對該元件不作要求，那么該元件的類型可設為 Graphical。執行原理圖電氣檢查時不包括圖形元件，它既不在物料清單內，也不需要在原理圖同步到PCB同步時進行檢測。在這種情況下，元件類型設 為Graphical。圖1 依據特殊元器件要求設置元件類型 還 有一種經常在驗證中用到的特殊元件類別 - 原理圖和PCB上都需要這種元件，設計同步時對其進行檢測，但物料清單上對該元件不作要求。在這種情況下，該元件類型設為Standard（no BOM）。另 一種特殊元件為散熱片，一般原理圖上未顯示（但有時可能會有），并且在原理圖電氣驗證期間無需檢測，但

12、必須納入材料表中。在這種情況下，元器件類型設為 Mechanical。元件定義的基本原則、元件屬性以及元件、模型和元器件庫之間的基本關系見元 件、模型和元器件庫的概念章節。已分配封裝如 上所述，大多數公司都有數據庫并采用自備的零件號，分配封裝通常是在創建元器件庫時以及項目開始時需處理的問題。這一問題幾乎總是出現在繪制原理圖之前。 然而，封裝在PCB設計階段仍可進行后續修改，尤其是當電路板上空間不多需調整封裝輪廓時。有的公司甚至會為庫中每個部件創建備用封裝，以此來避免只有單 個封裝時PCB設計階段出現的問題。封裝管理器圖2 設計過程中利用封裝管理器隨時管理封裝分配 針 對原理圖設計階段內元器件庫

13、的修改，Altium Designer的原理圖編輯器內配有一個功能強大的封裝管理器。從工具菜單上啟動封裝管理器，工程師利用封裝管理器查看并管理整個項目中各元件相關的所 有封裝。多項選擇功能便于對多個元件進行封裝分配，更改封裝的鏈接方式，或為分配了多個封裝的元件更改當前的封裝。設計變更通過Altium Designer的標準ECO系統實施，按要求更新原理圖和PCB。一 開始采用通用零件之后再分配封裝通常會面臨許多問題，并且其檢查過程也變得愈加困難，因此提前確定解決此問題的流程不失為一種良策。解決方案之一是當 PCB工程師更改封裝時，在原理圖上設一個標注，以供其他不了解設計的人員查看。為 此，Al

14、tium Designer可在文本框和原理圖標注內直接編輯，加速編輯和審查過程，允許工程師方便地查看文本布局，如圖3所示。圖3 直接在標注或文本框內編輯文本，以便記錄稍后需審查的設計變更  案 例分析： 這些元件看似相同，但實則不同某 些機構制定了封裝庫的維護標準，這意味著需要仔細地設計PCB元器件庫。為了說明已分配封裝存在的問題，工程師可設計一個情況，即元件可具有“相同”的外 觀，但屬性卻完全不同。轉動0°的封裝和轉動90°的封裝看起來可能相同，甚至名稱都一樣。最理想的是采用一個工具將各原理圖符號和封裝與某一元器件庫進 行對比，每當發現異常（尤其是圖形區別）時予

15、以報告。然而，事實上并非如此。該問題通常在Pick and Place文件中被發現，或在設計階段后期公司裝配電路板時發現。一個在建庫期間早就發現的簡單設計錯誤之后會演變為代價昂貴的錯誤。在 另一個案例分析中，有一客戶要求利用元件傳統繪圖外形繪制他們的元件符號，但另一客戶要求根據特定標準繪制相同的元件符號。與 之相關的一點，值得一提的是在原理圖元器件庫編輯器中，Tools » Mode這 一功能可讓工程師定義一個元件的多個圖形表示。在顯示圖4所示工具欄之前，必須開啟原理圖元器件庫：圖4 采用Mode功能定義單個元件的多個圖形表示 從PCB元器件庫更新PCB 設計階段

16、所作的變更通常是封裝變更。在這種情況下，需根據元器件庫內相應的封裝對電路板上的封裝進行驗證。對于上述更新，封裝管理器稱之為從PCB元器件 庫更新，以便工程師確保電路板上的封裝與源元器件庫內的封裝精確匹配。對每個電路板和元器件庫版本中的所有對象進行全面的分析和對比，根據封裝與原理圖符 號的鏈接方式詳述每一個區別，如圖5所示。圖5 從PCB元器件庫更新可對電路板所用的每個封裝進行全面對比 舉 例來說，如果在原理圖符號中，您指定某一封裝，并且該封裝可取自任意元器件庫，那么從PCB元器件庫更新將會訪問已安裝的任一元器件庫。如果指定從某個具 體元器件庫更新，那么僅可搜索這個庫（若已安裝）。對 于不匹配的

17、封裝，您可單獨選擇是否更新這一封裝。從元件庫更新在 外部元器件數據庫內參考封裝模型或修改原理圖符號屢見不鮮。例如，工程師或元器件庫管理員可修改元件內引腳編號或在元器件庫內的某一元件上增設測試點。任 何修改都需要應用到所影響的元件實例上，這樣才能將原有元件替換為修改后的元件。工 程師團隊中，元器件庫通常由元器件庫管理員進行管理和更新，以保證確保所有封裝的正確性。該方法可確保已對元器件庫進行了所有相應更新。原 理圖中，通過Tools » Update From Library可在當前活動項目中的一個或多個原理圖上更新元件，包括來自元器件庫文件中的元件信息。您可更新整個元件，包括 圖形、模

18、型和參數，或者選擇更新哪些參數以及在哪些元件上更新。確保您的設計與您的元器件庫同步，直接從元器件庫更新元件，利用來自數據庫的元件和利用Altium Designer元器件數據庫功能的相關詳情見Using Components Directly from Your Company Database章節。 原理圖設計策略工 程師驗證元器件庫后，就可以開始安心地繪制原理圖。在PCB內，有一些用于控制電路板布局的規則，在線DRC可幫助您發現錯誤，但在原理圖中，驗證并不是 這么有條不紊，其實需要工程師花費更多的精力。雖然Altium Designer內進行的電氣規則檢查（ERC）或編譯可能會顯

19、示一些可能存在的連通性問題，但并非一覽無余。原 理圖內驗證是對設計的后期處理，因此檢測可能會占據大量時間，并且幾乎需要手動完成。但是，在原理圖設計階段進行檢測的優勢在于可在設計過程中提早發現錯 誤，從而更容易解決問題，并且花費更少。只有正確的原理圖才能產生正確的PCB，因此這一步驟是至關重要的（即使審查的確是一項枯燥的工作）。公 司政策和/或客戶要求也可指定工程師的審查過程。一般最常見的原理圖審查包括運行ERC，但對于如何處理產生的錯誤和警告，不同的公司區別甚大。如果屬于 關鍵任務類型，那么可能會要求零錯誤，并且工程師不可審查自己的設計。在某些商業應用中，則可接受錯誤甚至警告存在。生成原理圖編

20、輯器報告的相關詳情見Design to Manufacturing章節。編譯VS電氣規則檢查編 譯是Altium Designer環境以及電氣規則檢查（ERC）的基礎概念。此外，它也是一個允許您利用許多強大設計功能（除電氣規則檢查之外）的過程。對編譯的了解重 點在于由編譯創建的互連模型（本質上是一個內部網絡表）隨后可供工程師使用，編譯后該模型顯示在導航器面板上。以 原理圖源文件為例，編譯過程開始于對所有邏輯文件的分析，而其中的說明則來自原理圖。隨后，原理圖設計提供的所有消息提取到內部數據結構，該結構之后可用 于許多編譯后續工作，例如對比并顯示原理圖之間的區別、參數管理、設計的參數導航等。許 多

21、問題在編譯期間予以檢測，這些問題并不僅僅是電氣規則錯誤。檢測是否存在“制圖”類錯誤，例如標號重復、未與導線接觸的網絡標簽以及元件標號重復。大約 有75個錯誤檢測及一個電氣規則矩陣，用于查找傳統電氣問題，例如2個互連的輸出引腳。此外，報告菜單中有針對單引腳網絡的檢測（檢測分配了網絡標簽的單 個引腳）。工 程師在導航器面板上可看到所有網絡、網絡內的節點以及用于整個設計的元件，您只需點擊扁平的層級體系就可查看。工程師也可點擊導航器面板上的其它對象，在 設計中加以高亮顯示，即便您所點擊的對象跨越許多表單。一 些便捷的導航控件可幫助您瀏覽設計，其中包括：CTRL +雙擊可上翻和下翻層級體系（在圖表符或端

22、口或圖表入口上）；ALT+直接單擊原理圖上的網絡對象，高亮顯示圖表上的網絡，這在設計中追蹤網絡時相當方 便；ALT+點擊導航器面板上顯示的對象，探查原理圖上的對象以及相應的PCB對象，這最適用于多個顯示屏配置。可在Altium Designer內使用的完整的快捷鍵列表參見快 捷鍵章節。電器規則檢查的完整指南參見設計規則章 節。設計繪制的基礎知識（包括如何編譯一個項目及其它項目相關指令，以及如何利用項目結構輔助設計驗證）見Project Essentials章節。設計技術的一些附加注釋對 于任何復雜設計（扁平或分層設計）來說，工程師可采用一些技術使原理圖檢測更容易。例如，在第一頁提供一份框圖。此

23、外，也可采用圓形、線條和矩形等簡單對 象進行繪制。一些工程師要求在每一頁設置網絡列表（并非僅僅是全局網絡）以便檢測；假若一個多門部件存在于多個不同圖表上，則要求列出元件列表。設計符號在Altium Designer中，原理圖中支持一系列形狀的箭頭，利于突出顯示您的設計，如下圖6所示。圖6 線形箭頭（選自一系列形狀）有助于記錄您的設計 設計標注將 參考標號手動改為另一個編號是相當危險的，如果不跟蹤這些元件，可能導致放置了多個而非一個元件。例如，7400有4個邏輯門電路，編號依次為U1:A、 U1:B、U1:C和U1:D。手動重新命名時，可變為U1:A、U2:B、U3:C和U4:D。在電源不同的情

24、況下，簡單的重命名可能會造成PCB徹底 失效！ 幸而Altium Designer內的報錯選項能夠檢測并報告錯誤類型。不同的設計方法還 有一個重點是，為了PCB設計而驗證原理圖與為了調試電路板而驗證原理圖是兩碼事，原因在于工程師常常只關注什么對他們來說是重要的。例如，PCB工程師 可能只需熟悉一份網絡表以及哪些零件需放在一起，但是元件可能分為多個門部件，并放在不同原理圖頁上。而后，當調試電路板時，檢測放在不同原理圖頁上的所 有門部件相當困難。有 的工程師之所以更愿意直接繪制一整塊顯示了全部引腳的元件，也是這個原因。雖然該區域有許多電線交錯，會讓PCB工程師混淆，但是這非常有利于檢查電路 板。這

25、是一個常見的問題，有時鑒于公司政策，工程師也愛莫能助。并 非每個軟件都涵蓋了各種情況下的檢測和調試輔助功能。甚至在軟件中，錯誤檢測的默認設置趨于保守，因此工程師需對設計過程有深入的了解，從而達到確保一切 正常的目的。驗證原理圖設計的功能（如高亮顯示網絡、復制/粘貼功能或更改設計中互連類型）見原 理圖編輯器、面板和對象參考章節。互連 不同的模型可以影響如何執行設計根 據設計類型，用不同的互連模型執行設計時，工程師采取的策略會有很大差異。經常執行簡單扁平化設計的工程師采取的策略可能非常適合扁平化設計，但對復雜的 層級體系設計則難以實施。為 了了解為什么會這樣，需要注意到常常被忽略的微妙之處是設計的

26、規模和大小決定了設計如何呈現和建模，通常也決定了設計驗證的最佳方式。扁 平化設計非常適用于小型設計，在小型設計中，可以將整個設計呈現在一張圖上，有些工程師會將圖剪成若干子圖。 但是，一旦設計變得復雜且圖表超過6張，在沒有可用于參考的結構視圖時，就非常難以讀懂扁平化設計。在 現代軟件的時代，將原理圖繪制出來并打印到紙上進行驗證仍然是比較普遍的做法，因為這個階段還無所謂原理圖是如何在軟件中執行的。 假設工程師通過打印版的原理圖檢查設計問題，當該設計是層級結構時，可以說這樣的做法更簡單，因為任何網絡都只會從一張子圖表向上接到父圖表，而不會通過 其它圖紙的接口。布線錯誤原 理圖布線問題通常難以發現。連

27、接錯誤引腳或網絡不當命名等錯誤是普遍而且難以發現的錯誤。人為因素是導致這一問題的主要因素之一。檢查設計時，通常有大量 的錯誤信息，有些信息可能是設計相關的，有些則不相關。然而，信息泛濫會使工程師轉移注意力，以致愿意接受一定數量的警告信息。這通常會產生沒有驗證意義 的錯誤報告這在某種程度上違反了工程師進行檢查的目的。作為最低要求，最好建立針對特定錯誤的接受/拒絕規程，從而確定設計質量的起始基準。圖7： 通過Project Options對話框中的Error Reporting標簽頁，利用Violations Associated with Nets功能查找不容易被發現的網絡沖突。 在Altium

28、 Designer中，可以檢測未連接的引腳、偏離網格電線和連接不當的電源接口，通過編譯原理圖項目可以列舉出一部分。更多的沖突選項及更多信息參見Violations Associated with Nets章 節，如上文圖7所示。執 行命令Project » Project Options，在彈出的的對話框中點擊Error Reporting標簽頁，查看原理圖編譯時生成的錯誤/警告信息。 通過 Tools » Preferences可 以定義編譯選項，將提示信息顯示在原理圖上（波浪線）。光 標懸停在警告/錯誤標記上，可以獲得沖

29、突的更多詳細信息。還可以結合使用Violations associated with Components，檢測不當連接的元件引腳。導航器面板也有助于解決原理圖連線問題，縮 小網絡相關的引腳范圍。還 可以在導航器面板上檢查網絡名稱。 首先點擊頂部的扁平層級體系結構（面板顯示了整個設計的元件和網絡），然后點擊網絡列表，通過上/下箭頭在列表內移動，如圖8所示。圖8. 通過導航器面板可以輕松檢查不當的網絡名稱和更多信息。 這 是查找網絡名稱輸入錯誤的一種極佳方式。Reports菜單的Report Single Pin Net Report命令，可以查找已經命名的單引腳網絡（雖然本意并不用于檢測沒有網

30、絡標簽的單引腳網絡）。有 時，走線問題本身可能只是因為某個規則在軟件中的建立方式與其在現實之間的差異。由于軟件通常會更新以適應廣大用戶的需求，因此可能無法滿足工程師的某個 特定需求。案 例分析： 檢查總線名稱就 總線而言這是一個很好的例子。總線名稱不能由網絡名稱（如CLK、D0、D1、RST）組成，所以工程師可能將總線命名為UTIL0.4。這會使審查人 員和工程師的工作更加復雜，易于出錯，因為原理圖變得更加難以理解！但是只有正確的原理圖才會生成正確的PCB，因此這一步驟是至關重要的（即使檢查是一 項枯燥的工作）。在Altium Designer中，原理圖編輯器是具有總線相關沖突報錯功能的，這些

31、沖突設置在Project Options對話框的Error Reporting標簽頁中訪問。扁平化設計一 些工程師在日常工作中很難遇到層次化設計與工程師設計的項目類型不符。對較簡單設計而言，盡量使用端口并分而治之是比較成功的設計方法。通過盡量使用端 口，工程師可以創建原理圖模塊，使連通性驗證和調試變得極其容易，特別是結合高亮顯示和ERC檢查時。案 例分析： 商用激光器產品提 示： 盡量選擇簡化過程的方法！在 開發激光器精密機械的公司的研發部門中，工程師重復利用改進和審核后的電路能夠輕松滿足新開發的需要，加快驗證過程。他們的工作方式是將電路進行模塊化， 然后將之接入設計的其它部分。大量使用復制粘

32、貼功能，從而將電路并入設計中來節省時間，但是，粘貼后電路重新布線是一個需要大量工作的手動過程。這 些都是整個設計中貫穿端口和網絡標簽連通性的典型要求。但是，此設計類型允許輕松地增加和移除可重復使用的電路，只需簡單地增加或移除部分或全部原理圖即 可，并且Altium Designer仍然按預期方式工作。層次化設計層 次化設計是Altium Designer的顯著優點之一，允許用戶以具有邏輯性、有意義的方式布局設計。Altium Designer的層次化設計功能不僅僅是為了布局設計，它們還是多通道設計功能的基礎；此外，在不同電子產品設計中重復使用電路也變得非常簡易。由 于層次化設計本質上而言更加復

33、雜，可能難以進行檢查，此類型設計的缺點由其它益處來權衡彌補。比 如，由于結構都已顯示出來從而具有易讀性，連通性只存在于子圖表與父圖表之間，而不會與其它圖表連通，而網絡標簽始終只存在于本地，所以設計對于工程師而 言是清晰明了的。這也同樣適用于設計復用（隨后將在Snippets章節中討論）。案 例分析：關鍵任務應用關 鍵任務應用作為設計圖譜的另一中示例，設計周期會有很大差異，與許多商用應用程序比較，其中包含大量的檢查工作。這種由客戶決定設計的設計哲學并不罕見。 在這一過程中，可能存在原型設計的電路板/設計概念階段，這一階段的持續時間可能達一年或更多時間。在此階段，主要著重于原理圖，雖然電路板是為了

34、進行概 念驗證而設計的。此后開發評估模型，該模型盡量使用商用元件，以節省資金和時間。從 電氣上而言，創建的模型盡量等同于實際模型。然后，建立與實際模型相同的鑒定模型。實際模型和鑒定模型可以同時創建。對鑒定模型進行測試，驗證產品是否適 應所處的環境條件（比如，溫度、沖擊、振動、輻射等）而不會出現故障。設計總時間可能在幾年與許多年之間不等。在 此案例分析中，通常的做法是限制不同互連模型的使用，從而使得各個工程師使用相同的模型。但是要確保審查人員已經理解和驗證過互連模型。設計復用為 了快速創建可以隨時使用的已經驗證的設計資源，在此環境下創建和保存驗證后的電路是必要的。這些資源應易于存取、節省時間，無

35、需搜索硬盤驅動器上的文件夾 和打開各個原理圖即可查找所需的信息或者驗證電路。分享已經驗證的設計，使整個團隊都能利用唾手可得的資源，無需花費精力研究他人的方案。從 本質上，將新技術設計投入市場意味著必須快速復用驗證后的設計模塊部分并將其融入新的開發工作中。這一目標旨在避免大量繁重的工作，使工程師能夠開發和調 整創新改進之處，而不是將大量時間用在電路定位、重新布線和驗證上。值 得指出的是，使用層級結構時，設計復用在復雜設計中變得容易得多，因為大部分設計保存為實際原理圖，可以重復使用，不需復制粘貼！將 選中的電路粘貼為圖表的功能是另一個靈便的特點。使用此方法，可以容易地將電路圖形部分列入另一圖表上，

36、并根據要求調整大小。進行粘貼時，選中Edit » Smart Paste 命令來變換剪貼板對象。設計Snippets 現有設計的簡單復用當 設計需要包括其它設計中使用的電路部分時，工程師還可以充分利用設計Snippets特性。這是一個簡單方便的特性，通過Snippets系統，可以選取 部分電路保存在單張原理圖上或者選取保存包括元件和布線的PCB設計。圖9. 右擊Snippets面板，添加片段。 在Snippets 面板上，原理圖和PCB選取保存為片段，右擊面板，將當前選定的部分添加為片段。在 網絡環境下，Snippets可以組織到標準的Windows文件夾；點擊Snippets Fo

37、lders按鈕，將現有文件夾添加到片段面板下的可用文件夾列表中。每個片段均保存為標準的原理圖或PCB文件。設計復用 參數層次化設計復 用設計部分（比如將當前項目的圖表符指向公司優選的電源原理圖上）的挑戰在于從一個設計到下一設計中，元件值不是固定不變的。Altium Designer的參數層次化設計功能就能解決這個問題對元件值的指定從一張原理圖轉移到引用這張圖的圖表符上。這一功能還適用于多通道設計（相同電 路不斷重復），以便在各個通道中設定不同的元件值。參 數元件如下定義：將參數元件值聲明為上述圖表符的一個參數，然后在目標元件上引用該參數。圖10. 各個通道中具有不同電容器值的圖表均衡器 比 如

38、，圖表均衡器可以多次重復同一電路，各個通道之間的唯一差異在于元件值。因此，在不同的通道中電容器值可能為0.12F、0.056F和 0.033F。在Altium Designer中進行此操作是很簡單的，因為可以在代表每個通道的圖表符中指定這些值，避免設計出很多張僅元件值有差異的相似原理圖。參 數層次化不局限于元件值，用戶可以在原理圖上參數化引用任何元件參數或文本標簽。工程師可從該層級體系中多張圖表之上的符號引用參數，系統會在層級體系中 搜索，直至找到匹配的參數。在Altium Designer中，執行命令Project » Options打 開項目選項對話框，Opt

39、ions標簽頁中的Net Identifier Scope可以用于檢測，因為對所有電路板而言，整個原理圖層次化模型是相同的（這種情況下，當有一個模型不同時，更易于發現）。但與扁平化設計不同，當 存在本地網絡時，或者設計對象（如電源接口）更改為本地時，檢查就變得復雜了。在這種情況下，追蹤了解設計中的互連是如何建立的就變得極為困難。“互連和多圖表設計”章節對網絡互 聯、網絡標識符和范圍的定義以及與多圖表設計的關系如何進行了全面說明。物料清單BOM信息BOM 通常是驗證設計的有用工具，但如何運用BOM在不同公司之間存在很大差異。不同的公司采用不同的系統，因此如何采用BOM進行驗證并沒有統一標準。例

40、如，大公司可能同原理圖一起比較和檢查物料清單。甚至由不同的工程師檢查設計的不同部分，因此需要事先考慮和計劃由誰提供由誰檢查哪些內容。基于公司使用 的軟件，這可能變得更復雜！在 像Altium Designer這樣的綜合軟件包中，原理圖和PCB編輯器將共享相同的部件信息，使用兩者之一生成BOM都不存在差異或問題。但如果公司在PCB設計階 段使用了與原理圖不同的軟件工具，這可能就不適用了。另一個可能的情況就是，雖然軟件包是集成的，但原理圖和PCB仍然是各自獨立的工具，必須從原理圖和 PCB中生成單獨的BOM。讓 情況變得更復雜的一點是，各個公司擁有自己的部件識別、列表清單和訂購數據庫。即使所有公司

41、都使用BOM進行元件驗證或其他操作，他們使用BOM的方式也 可能稍有不同。案 例分析：使用BOM的不同方式提示： 了解正使用的軟件包的集成度是非常重要的！比 如，一家公司使用4位數字標識部件，但是數據庫程序使用8位數字表示部件。將4位數字手動輸入到數據庫中之后自動生成BOM，而設計檢查中并不需要那些多 余的數字，這樣只會變得更加復雜。另 一公司使用9位數字標識和儲存部件和BOM中的信息，并且與使用獨立數據庫的采購部門協作。采購部門以特定的方式要求提供所有信息以便訂購元件。因此，工 程師至少必須提供制造商名稱和元件編號。他們還需添加數據表、價格、說明和數值鏈接。這可以生成一個簡單的電子數據表文件

42、。一 些公司和部分軟件包可能不希望進行完全集成，因為審查人員/工程師需要花費更多精力確保完全了解他們正在使用的系統。使 用Altium Designer，可以直接將數據庫數據導入BOM中（比如不想將優先供應商信息列入原理圖內，但是需要將其列入材料表中，如下文示例所示）。 Report Manager也包含若干示例模板，能夠方便地提供檢查所需的信息。Altium Designer還支持很多公司的核心元件/元件庫系統，在此系統中，所有元件數據保存在數據庫中，Altium Designer原理圖符號僅僅是一個符號。 更多信息參見“通過公司數據庫 直接使用元件”中的應用說明。圖11 從Database

43、 Library（數據庫元件庫）引入元件時，信息直接從數據庫導入BOM中。 反向標注即 使是最完美的計劃也不能預見將要發生的所有事情。工程師必然會作出更改，PCB工程師通常手動更改PCB，然后將更改之處反向標注到原理圖。所有更改均需 在原理圖中予以處理、跟蹤和驗證。為 什么工程師必須進行反向標注？PCB最常見的更改原因如下所示：電路板按位置重新標注時，元件標號予以更新電 路板按位置重新標注時，如果元件標號發生變更，則同步器采用元件的唯一ID檢查PCB上元件標號的變更，并將變更反映到原理圖上。該操作從PCB中的 Design菜單中執行，它允許用戶選擇原理圖項目。之后PCB上的元件標號與原理圖上的

44、元件標號相比較，并且生成待更新的內容，在ECO列表中檢查并執 行。由于空間限制工程師需要使用較小元件封裝由 于空間限制工程師需要使用較小元件封裝時，Altium Designer中有兩種方式可以更改元件封裝： 1）通過PCB中的元件屬性對話框進行更改；或者2）無網絡連接時，從元件庫導入PCB上。如 采用第一種方法，從Design菜單中選擇Update命令，封裝更改將推回至原理圖。資源庫詳細信息將不會推回至原理圖，盡管能夠將元件庫文件詳細信息 從原理圖推送至PCB。當檢測到元件值錯誤，或者當某個值一開始為空，之后在電路板設計時予以確定元 件值存儲在元件的Comment字段中（原理圖和PCB）。C

45、omment屬性值的差異在PCB中予以檢測，并通過Design菜單命令推送至原理圖。這 同樣適用于將元件數值從原理圖推送至PCB。引腳交換造成的網絡表變更在Altium Designer中使用 Design » Update菜 單，執行從原理圖到PCB的網絡表變更是非常直接的。它分析網絡表的連通性，并與PCB上的網絡表進行比較。如果有任何差異，Altium Designer會創建ECO進行更新，或在PCB的元件焊盤上創建待更新的網絡（圖12）。同步器通過網絡中的相關引腳匹配不同的名稱時，可以檢測網絡 名稱變更。PCB上并非由引腳交換造成的網絡變更不能通過更新過程自

46、動應用到原理圖設計，這需要工程師來完成。圖12. Design Update菜單中生成的ECO對話框驗證網絡表連通性 利 用Altium Designer的同步特點可以輕松處理所有這些變更。同步器使用元件唯一ID識別PCB上的封裝與原理圖上相關元件之間的聯系。使用這種方式，只需要依 賴唯一ID即可比較元件模型屬性、封裝模型和部件。“查找差異與同步設計”章節中對反向 標注過程中如何進行網絡表比較，以及查找設計差異和差異同步進行了說明。 總結綜 上所述，設計檢查與驗證的最佳策略包括以下內容：確 保部件正確。預先制定驗證策略，并遵循這一策略。了解軟件包能夠進行什么操作，原理圖檢查特性是如何

47、工作的，然后調整設計并予以使用。選擇適合設計大小/ 結構的設計結構。盡可能復用設計信息。·差異查找與設計同步 Modified by on 22-Jan-2016 Contents· 同步概述· 同 步錯誤的解決 · 原 理圖PCB直接同步 · See Also無論您是首次將新繪制的設計轉變為新的PCB文件，還是在原理圖上或PCB上對現有設計加以更改，均需要采用某種方法使兩邊保持同步。 Altium Designer具有強大的設計同步功能，可有效解決設計同步問題，幫助您輕松完成實際設計過程中最重要以及工程師眼里最有樂趣的工作。同步概述同 步過程

48、主要分為以下三步：1. 對比設計文件（例如對比項目源文件 與目標PCB）2. 列出對比結果 （對比文件之間檢測到的差異）3. 實施變更以解決差異同 步過程的核心部分是用戶可自行配置的比較器（或差異檢測器）。用于執行上述第1步的正是該比較器，它對比指定的設計文件，并編譯生成差異列表。第2 步提供了一個列出對比結果的對話框，解決差異時可完全控制設計更新的方向。詳見“確定更新方向”章節。第3 步為執行步驟，即執行操作使設計重新同步。每項操作實際上都是一個宏命令，操作集合表示為工程變更指令（ECO）。詳見“設計更新實施”章節。圖1 所示為同步過程的整體流程圖。圖1： Altium Desig

49、ner同步過程流程圖 同 步錯誤的解決設計同步時產生的大部分問題一般分為以下兩類：· 缺少元件封裝。 出現以下情況時，即會造成缺少元件封裝： o 原 理圖的元件信息中缺少封裝模型。o 所 需的PCB元器件庫未添加到當前可用的元器件庫列表中。o 原 理圖中的元件無法與PCB元器件庫中的任何元件配對。· 封 裝引腳數量與原理圖的引腳數量不匹配。Altium Designer支持用戶自定義引腳-焊盤映射。默認情況下兩邊出現相同的數字/字母。引腳-焊盤映射在PCB Model對話框中有定義（先編輯原理圖符號，再在對話框的Models區 域選擇封裝，最后點擊Edit）。為 解決錯誤，

50、請執行Show Differences命令，然后在Differences對話框中點擊Explore Differences按鈕。當Differences面板中出現有問題的設計對象時，對其進行審查。原 理圖PCB直接同步Altium Designer的原理圖及PCB編輯器中有直接同步命令。這些命令均為直接命令，因為任何差異的更新方向均是單向的。此時不會出現 Differences對話框，因此不能更改更新方向，也不能同時雙向更新。 相反，當檢測到差異時，會直接彈出工程變更指令對話框，并加載從原理圖到PCB或相反方向的設計變更所需的修改。因 此，需要在項目選項對話框（Project » P

51、roject Options）的Comparator和ECO Generation標簽頁中進行合理的設置，這一點非常重要。最好還要仔細檢查工程變更指令中列出的建議變更，確保變更符合預期。目 標PCB文件中有下列直接同步命令：· Design » Update Schematics in. - 將PCB中的變更更新到項目源原理圖。· Design » Import Changes From. - 將項目源原理圖中的變更更新到當前活動的PCB。源 原理圖文件中有下列直接同步命令：· Design » Update PCB Document

52、. - 將項目源原理圖的變更更新到指定的PCB。檢查設計差異 Modified by on 22-Jan-2016 同步功能的核心是比較器，沒有比較器就無法檢測出各設計文件之間存在的差異。比較器能夠對比幾乎所有類型文件之間的元件信息和互連信 息。以下給出了部分文件類型對比：· 項目設計層次與PCB之間的對比· 原理圖與原理圖的對比· PCB與PCB的對比· 網絡表與PCB的對比· 網絡表與網絡表的對比運行比較命令后，即可調出比較器。相關命令有Show Differences或Show Physical Differences等，可從Projec

53、t菜單中訪問。當直接從原理圖項目更新到PCB時（反之亦然），只要訪問Design菜單中的 Update/Import命令即可進行對比（見“原理圖PCB直接同步”章節）。進行對比時，支持的網絡表格式為Protel、Tango。設置比較器作為使用者，您可全面控制比較器檢測出的各類差異。在項目選項對話框（Project » Project Options）的Comparator標簽頁中可以訪問比較器的各種控件，所有設置均作為項目的一部分予以保存。對比類型分為以下四類：· Differences associated with Components（元 件相關差異）：元件的對比（例

54、如檢測原理圖和PCB文件中共有的、但標號不同的元件）· Differences associated with Nets（網 絡相關差異）：對網絡（連通性）的對比（例如檢測原理圖或PCB中存在的額外網絡）· Differences associated with Parameters（參 數相關差異）：對參數的對比（例如檢測原理圖和PCB文件中共有的、具有同一參數但參數值不同的對象）· Differences associated with Physical（物 理相關差異）：對同一原理圖的兩個版本或PCB文件所作的物理對比（例如在某個版本的對比文件中對多余的PC

55、B對象進行檢測）。利用可用控件按要求配置比較器。對于每一種比較類型，均可選擇將檢測到的任何差異添加到比較器創建的最終差異列表中（Find Differences），或者忽略檢測到的差異從而不在列表中顯示（Ignore Differences）。例如，當設計不具有多通道性質時，可將對比類型設置為“忽略”。這種情況下，可將與通道相關的對比類型（變更的通道類名稱、有 額外元件的通道類、額外通道類）設置為忽略。還可通過控件確定在對比文件之間匹配對象時的比較標準。這適用于網絡、網絡類、元件類，允許用戶精確控制這些對象類型的對比過程。運行比較器為完全控制同步過程，需要查看比較器檢測到的差異以及生成的差異列

56、表，尤其是當希望控制哪些地方需要更新以及更新方向時，就更要采用這 種做法以確保達到同步。要查看差異列表，應利用Project菜單中的Show Differences命令調出比較器。選擇文件運行Show Differences（顯示差異）命令即可訪問Choose Documents To Compare（選擇對比文件）對話框，該對話框用于選擇對比文件。默認情況下，該對話框以簡單模式打開，便于快速選擇PCB目標文件，然后與項目的源文 件層級進行對比。啟用Advanced選項后，即可選擇不同的文件組合按要求進行對比。例如，需要利用第三方原理圖編輯器生成的網絡表創建PCB。在Altium Design

57、er中將網絡表與目標（空白）PCB文件進行對比即可輕松完成此項工作。比較項目源文件層級和目標PCB時，將在比較前重新編譯源文件。通過唯一ID鏈接元件在原理圖上放置某一元件時，會自動分配一個唯一ID。執行比較前，Altium Designer會掃描原理圖源文件和目標PCB文件中的鏈接元件。鏈接元件是指之前相互同步而且共享唯一ID的元件。如果文件之間的元件不同步，則會彈 出一個對話框進行提醒，這時可通過標號自動匹配元件，也可手動匹配。手動匹配時，只能利用Edit Component Links對話框 (Project » Component Links) 從PCB文件中進行配對（圖1）。

58、當利用同步器在原理圖源文件和空白PCB設計文件之間首次傳遞元件信息時，各元件將通過唯一ID自動鏈接，即將每個原理圖元件的ID信 息分配給相應的元件封裝。圖1： 通過手動鏈接元件分配唯一ID只能從PCB文件中手動鏈接各元件的原因是，只有PCB元件封裝才需要利用已經出現在原理圖中的唯一ID信息予以更新。在設計過程中的 任何階段，均可利用對話框查看各元件之間的鏈接，確保原理圖源文件中的元件與PCB設計中相應的元件封裝正確配對。無 論何時，只要將已經鏈接好的元件移回Edit Component Links對話框的未配對區域，即可取消唯一ID。取消元件鏈接時，只從相應PCB封裝中取消唯一ID。原理圖元件

59、仍然保留唯一ID，除非有新的ID生成 （在原理圖或元件上執行唯一ID重設相關的命令即可生成新的ID）。用唯一ID將各元件配對是個好主意，這樣便可以對原理圖或PCB文件執行元件標注，并確保任何時候文件都可以同步。即便元件沒有通過唯一ID配對，仍然可 以使文件重新同步。這種情況下，只能通過標號匹配各元件。此時不考慮注釋和封裝，因此部分元件的配對可能會出錯。與 此類似，在原理圖源文件上，會自動給每個參數定義分配一個唯一ID。這主要用于被設置為設計規則的參數。將設計轉換為PCB文件時，定義的任何規則參數都 將在PCB中生成相關設計規則。生成的各規則將被賦予相同的唯一ID，這樣即可在原理圖或PCB中更改規則的約束條件，并通過同步操作進行更改。更新方向的確定源項目文件與目標PCB之間的各元件均鏈接好后，接下來執行對比操作。比較器將遵循項目選項中定義的設置，如果檢測到差異并且該對比類 型沒有設為忽 略，那么檢測到的差異將會列于Differe