电路设计的九个级别
PCB设计常用规则
PCB设计常用规则1、电气规则electrical rules电气设计规则用来设置在电路板布线过程中所遵循的电气方面的规则,包括安全间距、短路、未布线网络和未连接引脚这四个方面的规则：1、安全间距规则clearance该规则用于设定在设计中,导线、过孔、焊盘、敷铜填充等对象之间的安全距离;安全距离的各项规则以树形结构形式展开,用鼠标单击安全距离规则树中的一个规则名称,如polygon clearance,则对话框的右边区域将显示这个规则使用的范围和规则的约束特性---如polygon clearance规则约束文件中的多边形敷铜与文件中其他的对象如走线、焊盘、过孔等的安全距离是;2、短路规则short-circuit该规则设定电路板上的导线是否允许短路,在该规则的约束对话框中的constraints区域中选中allow short circuit复选框,则允许短路,反之则不允许短路;---一般保持默认不改3、未布线网络规则unrouted net该规则用于检查指定范围内的网络是否布线成功,如果网络中有布线不成功的,该网络上已经布完的导线将保留,没有成功布线的将保持飞线;---一般保持默认不改4、未连接引脚规则unconnected该规则用于检查指定范围内的元器件引脚是否连接成功;默认是一个空规则,如果有需要设计有关的规则,可以添加;2、布线规则routing rules布线规则主要是与布线设置有关的规则,共有以下七类：1、布线宽度width该规则用于布线时的布线宽度的设定;用户可以为默写特定的网络设置布线宽度,如电源网络;一般每个特定的网络布线宽度规则需要添加一个规则,以便于其他网络区分;constraints区域内含有粉色框中的三个宽度约束,即：最小宽度、首选宽度和最大宽度分别为从左到右的顺序说明;该区域中还有四个可选项,即：分别检查导线/弧线的最小/最大宽度、检查敷铜连接的最小/最大宽度、特性阻抗驱动的线宽、只针对层集合中的层即可布线层分别为从上到下顺序说明;2、布线方式routing topology该规则用于定义引脚之间的布线方式;此规则有七种布线方式,从上到下的顺序依次表示布线方式为：以最短路径布线、以水平方向为主的布线方式水平与垂直比为5:1、以垂直方向为主的布线方式垂直与水平比为5:1、简易菊花状布线方式需指定起点和终点,否则与shortest方式相同、中间驱动的菊花状布线方式需指定起点和终点,否则与shortest方式相同、平衡菊花状布线方式需指定起点和终点,否则与shortest方式相同、放射状布线方式;---在自动布线时需要设置3、布线优先级别routing priority该规则用于设置布线的优先次序,优先级别高的网络或对象会被优先布线;优先级别可以设置的范围是0到100,数字越大,级别越高;可在routing priority选项中直接输入数字设置或用其右侧的增减按钮来调节;---在自动布线时需要设置4、布线板层routing layers该规则用于设置允许自动布线的板层,默认状态下其顶层为垂直走向,底层为水平走向若要改变布线方向,则可执行auto route-->set up,再单击situs routing strategies对话框中的edit layer directions按钮,打开层布线方向设置对话框来设置走线方向;---在自动布线时需要设置5、布线转角routing corners该规则用于设置自动布线的转角方式,有45°,90°和圆弧转角三种布线方式;---在自动布线时需要设置6、布线过孔类型routing via style该规则用于设置布线过程中自动放置的过孔尺寸参数,在constraints区域中设置过孔直径via diameter和过孔的钻孔直径via hole size;---在自动布线时需要设置,同时在手动布线过程中按键切换布线层时添加的过孔的大小也受此规则约束;7、扇出布线控制fanout control该规则主要用于球栅阵列,无引线芯片座等种类的特殊器件的布线控制;默认状态下,包含以下五种类型的扇出布线规则：fanout_BGA球栅阵列封装扇出布线,fanout_LCC无引脚芯片封装扇出布线,fanout_SOIC小外形封装,fanout_small 元器件引脚少于五个的小型封装,fanout_default系统默认扇出布线;以上五种类型的扇出布线规则选项的设置方法都相同,均在constraints区域：Fanout style：扇出类型,用于选择扇出过孔与SMT元器件的放置关系;有auto扇出过孔自动放置在最佳位置,inline rows扇出过孔放置成两个直线的行,staggered rows扇出过孔放置成两个交叉的行,BGA扇出重现BGA,under pads 扇出过孔直接放置在SMT元器件的焊盘下这5中选择;Fanout direction：扇出方向,用于确定扇出的方向;有disable不扇出,in only 向内扇出,out only想歪扇出,in then out先向内扇出,空间不足时再向外扇出,out then in先向外扇出,空间不足时再向内扇出,alternating in and out扇出时先内后外交替进行这6种选择;Direction from pad：焊盘扇出方向选择项;有away from center以45°向四周扇出,north-east以向北向45°扇出,south-east以东南向45°扇出,north-west以西南向45°扇出,north-west以西北向45°扇出,toward center向中心扇出这6种选择;Via placement mode：扇出过孔放置模式;有close to padfollow rules---接近焊盘和centered between pads---两焊盘之间这2个选择;---在自动布线时需要设置3、SMT规则SMT rulesSMT规则主要针对的是表贴式元器件的布线规则,共有以下三类：1、表贴式焊盘引线长度SMD to corner该规则用于设置SMD元器件焊盘与导线拐角之间的最小距离;这个距离决定了它与该焊盘相邻的焊盘的远近情况;默认时这是一个空规则,你可以根据需要添加新规则;2、表贴式焊盘与内电层的连接间距SMD to plane该规则用于设置SMD与内电层plane的焊盘或过孔之间的距离;表贴式焊盘与内电层的连接只能用过孔来实现;这个规则设置指出要离SMD焊盘中心多远才能使用过孔与内电层连接;默认时这是一个空规则,你可以根据需要添加新规则;3、表贴式焊盘引出线收缩比SMD neck down该规则用于设置SMD焊盘引出的导线宽度与SMD元器件焊盘宽度之间的比值关系默认值为50%;默认时这是一个空规则,你可以根据需要添加新规则;4、阻焊/助焊覆盖规则mask rules阻焊/助焊覆盖规则用于设置阻焊层、锡膏防护层与焊盘的间隔规则,总共有以下两类：1、阻焊层扩展solder mask expansion通常阻焊层除焊盘或过孔外,整面都铺满阻焊剂;阻焊层的作用就是防止不该被焊上的部分被锡连接;回流焊就是靠阻焊层来实现的;阻焊层的另一个作用是提高布线的绝缘性,防氧化和美观;在制作电路板时,先使用PCB设计软件设计的阻焊层数据制作绢板,再用绢板将阻焊剂防焊漆印制到电路板上;当将阻焊剂印制到电路板上时,焊盘或过孔被空出,如果expansion输入的是正值,则焊盘或过孔空出的面积要比焊盘或过孔大一些,如果是负值,则可以将过孔盖油一般将该值设置为;2、锡膏防护层扩展paste mask expansion在焊接表贴式元器件前,先给焊盘涂一层锡膏,然后将元器件粘在焊盘上,再用回流焊机焊接;通常在大规模生产时,表贴式焊盘的涂膏时通过一个钢模完成的;钢模上对应焊盘的位置按焊盘形状镂空,涂膏时先将钢模覆盖在电路板上,再将锡膏放在钢模上,用括板来回扩,则锡膏会透过镂空的部位涂到焊盘上;PCB设计软件的锡膏层或锡膏防护层的数据就是用来制作钢模的,钢模上镂空的面积要比设计焊盘的面积小,该规则就是设置这个差值的最大值即钢模上的镂空面积与设计焊盘的面积的差值,默认值为0;5、内电层规则plane rules内电层规则用于设置电源层和覆铜层P,G的布线,主要针对电源层和覆铜层与焊盘、过孔或布线等对象的连接方式和安全间距;共有以下三类：1、电源层的连接类型power plane connect style该规则用于设置过孔或焊盘与电源层的连接类型;Connect style连接类型有间隙连接、直接连接和不连接三种连接类型可供选择；conductors导线数表示选择间隙连接relief connect时,焊盘与内电层或覆铜层连接线的个数,有二线或四线这两个选择；conductors width用来设置连接线的宽度；air-gap用来设置间隙连接时的间隙宽度；expansion用来设置焊盘或过孔中线钻孔到间隙内侧的距离;---在四层板或四层以上的板时可使用2、电源层安全间距power plane clearance该规则用于设置电源板层与穿过该层的焊盘或共空间的安全距离焊盘或过孔的内壁与电源层铜片的距离;---在四层板或四层以上的板时可使用3、覆铜连接方式polygon connect style该规则用于设置覆铜与焊盘、过孔和布线之间的连接方法;在constraints 区域中,connect style和conductor width的设置与电源层的连接类型中相同,连接角度有45°和91°两种;6、测试点规则testpoint rules测试点规则用于设置测试点的样式和使用方法;有裸板测试点和装配测试点两种,在设计中一般都不用,所以就不介绍;7、制造规则manufacture rules制造规则主要设置于电路板制造有关的内容;共有以下九类：1、最小环宽minimum annular ring该规则用于设置最小环形布线宽度,即焊盘或过孔与其钻孔之间的半径之差;2、最小夹角acute angle该规则用于设置具有电气特性布线之间的最小夹角,最小夹角应不小于90°,否则易在蚀刻后残留药物,导致过度蚀刻;3、钻孔尺寸hole size该规则用于设置焊盘或过孔的钻孔直径的大小;4、钻孔板层对layer pairs该规则用于设置是否允许使用钻孔板层对;5、钻孔与钻孔之间安全间距hole to hole clearance该规则用于设置钻孔之间的安全间距钻孔内壁与钻孔内壁之间的距离;勾选allow stacked micro vias时,表示允许微通孔堆叠;6、最小阻焊条minimum solder mask sliver该规则用于设置最小阻焊条的宽度,默认为10mil;7、外露元器件焊盘上的丝印silkscreen over component pads该规则用于设置元器件焊盘与丝印之间的安全间距;8、文本标注于任意元器件之间安全间距silk to silk clearance该规则用于设置文本标注与任意元器件之间的安全间距,如丝印与丝印间的安全间距;9、飞线公差net antennae该规则用于设置飞线公差,默认设置为0,这样就可以确保有以小段线线段长大于0就好多余都会汇报;。
安全控制电路的等级划分
安全控制电路的等级划分安全控制电路是用于控制各种设备和系统的电路，其主要作用是保护设备和系统免受电气故障和人为因素的影响，确保其正常运行和使用的安全性。
为了更好地对安全控制电路进行管理和维护，通常会将其划分为不同的等级。
1. 一级安全控制电路：一级安全控制电路是最高级别的安全控制电路，其主要用于保护最关键的设备和系统，例如核电站、航空器等。
这种类型的电路通常采用最严格的安全控制措施，包括多重冗余系统、失效诊断和紧急故障切断等。
一级安全控制电路的可靠性和安全性要求非常高，并且需要经过严格的测试和认证。
2. 二级安全控制电路：二级安全控制电路主要用于保护一些重要的设备和系统，例如汽车、工业机械等。
这种类型的电路通常采用较为严格的安全控制措施，例如在关键部位设置传感器和急停装置，以及实施防误操作和防爆破等安全策略。
二级安全控制电路的可靠性要求较高，需要经过基本的测试和认证。
3. 三级安全控制电路：三级安全控制电路主要用于保护一些一般设备和系统，例如家用电器、办公设备等。
这种类型的电路通常采用一些基本的安全控制措施，例如短路保护、过流保护和过温保护等。
三级安全控制电路的可靠性要求相对较低，但仍需要满足基本的安全标准和要求。
不同等级的安全控制电路的划分主要根据它们所用于保护的设备和系统的重要性和安全性要求来确定。
对于一级安全控制电路，必须要有高可靠性和高安全性的设计和控制措施，以确保设备和系统的安全运行。
而对于二级和三级安全控制电路，可靠性和安全性要求相对较低，但仍需要考虑一些基本的安全因素。
总之，等级划分是为了更好地管理和维护安全控制电路，不同等级的电路采用不同的安全措施和标准，以适应不同设备和系统的安全性需求。
这种等级划分有助于提高设备和系统的安全性，减少电气故障和人为因素对其的影响。
为了更好地管理和维护安全控制电路，不同等级的安全控制电路采用不同的安全措施和标准。
一级安全控制电路主要用于保护最关键的设备和系统，其可靠性和安全性要求非常高，需要经过严格的测试和认证。
计算机辅助电路设计Protel第3章层次电路原理图设计
软件界面简洁直观，操作方便，易于上手，适合 初学者和专业用户使用。
Protel软件的基本操作
创建新项目
启动Protel软件后，可以通过菜单栏 选择“文件”->“新建”->“项 目”，创建一个新的电路设计项目。
添加元件
在原理图编辑器中，可以通过元件库 管理器添加所需的元件符号，并将其 放置在图纸上。
根据电路规模和复杂度，制定合理的 设计计划和时间表。
建立层次结构
将电路划分为若干个功能模块
根据电路功能，将电路划分为若干个功能模块，便于设计和 组织。
确定模块间的层次关系
根据模块间的关系，建立层次结构，明确各模块之间的接口 和通信方式。
设计顶层电路原理图
绘制顶层模块的电路原理图
根据设计目标和层次结构，绘制顶层模块的电路原理图。
连接线路
使用线条工具将元件的引脚连接起来， 形成电路的逻辑关系。
保存项目
完成电路设计后，可以通过菜单栏选 择“文件”->“保存”，将项目保 存为Protel文件格式。
Protel软件的高级功能
01
02
03
层次电路设计
Protel支持层次电路设计， 可以将复杂的电路划分为 多个子模块，分别进行设 计。
从各个模块的电路原理图开始，先设 计各个模块的细节，然后逐步向上汇 总和整合，形成完整的层次电路原理 图。
层次电路原理图的应用场景
大型复杂电路系统
对于大型复杂电路系统，采用层 次电路原理图能够更好地组织和 管理各个模块的电路原理图，提
高设计的可读性和可维护性。
多人协作设计
在多人协作设计项目中，采用层次 电路原理图能够更好地分配任务和 协调工作，方便团队成员之间的沟 通和协作。
九个最有用的电源拓扑结构图
九个最有用的电源拓扑结构图2010-08-08 15:00现代电源设计大约开始于三十年前，只有少数的拓扑结构可以很好地服务于业界。
在80年代，对新的和领先的电源转换技术的研究创建了数以千计的可以加以使用的新型拓扑结构。
今天，主流行业已回到早期拓扑结构。
少数的相同的电路可以为大多数应用提供最佳解决方案。
在电源设计开始，有三种基本的转换器：降压式、升压式和降压-升压式。
早期分析论文仅覆盖了这些拓扑结构。
也有的转换器表现完全与这些基本拓扑结构一样。
它们被认为是降压式、升压式和降压-升压系列，电路中内建了隔离。
内建在降压式转换器系列是正激、双开关正激、半桥、全桥和推挽式。
升压有一种隔离型号，可以采用一个桥接或推挽式电路。
隔离降压-升压电路是著名的反激式转换器。
发明新的电源拓扑结构和研究其工作正成为有趣的研究工作。
这形成了过去的大部分研究，尤其在80年代期间。
一些新奇的电路发明出来，绞尽脑汁以全面了解它们的操作。
Caltech的论文提出了超过300个新的拓扑结构，使用了更多的开关和二极管。
有一段时间，似乎老的待机拓扑结构已处于被取代的危险之中。
对许多需要生产产品的设计人员来说，这是一个非常困惑的时间。
在阅读会议论文之后，工程师们很想尝试预示着上佳表现，但是却被证明很难投入生产的奇异新颖的拓扑结构。
因此，业界兜了一大圈又回到原处。
现在，几乎所有设计都依赖于原来的基本拓扑结构。
例外的是对某些非常高密度的应用，或者是不寻常的电压及功率范围，但是工作的工程师几乎总能用一组基本电路找到可做的工作。
这不是说行业没有进展。
行业有了长足的发展——恰恰不是通过使用根本不同的电路拓扑结构。
主要进展一直在正确的应用中明智地利用正确的电路，某些拓扑结构将电源分割成较小的若干块（如母板VRM和负载点转换器）、先进的封装、新的硅片器件，以及小心应用低损耗开关。
1. 降压式转换器降压式转换器是所有电源中最基本的。
它提供比输入更低的电压输出，可以用在不需要隔离的所有功率级别。
电路设计的九个阶段
第九阶段
这是偶候的你对电路已经料如指掌，你可以提前预知技术下一轮的发展方向。一年你只跑上几次仿真，也一仿真
几年。你很少有画电路图的时候，多数时间你在打高尔夫或是在太平洋的某个小岛钓鱼。除了偶尔在ISSCC上凑凑热闹，你从不和别人说起电路的事，你知道没人能明白。
第三阶段
你已经和PVT斗争了一段时间了，但总的基本上还是没有几次成功的设计经验。你觉得要设计出真正能用的电路真的很难，你急着想建立自己的信心，可你不知道该怎么办。你开始阅读JSSC博士论文什么的，可你觉得他们说的是一回事，真正的芯片又不是那么回事。你觉得Vdsat什么的指标实在不够精确，仿真器的缺省设置也不够满足你的要求，于是你试着仿真器参数，试着换一换仿真器，但是可给出的结果仍然是有时准有时不准。你上论坛，希望得到高手的指导。可他们也是语焉不详，说得东西有时对有时不对。阶段中，你觉得spice虽然很好，但是帮助手册写的太不清楚了。
大量的仿真，你可以清楚地把你设计的模块到合适的样子。有时候你觉得做电路设计简直是太无聊了，实在不行的话，你在考虑是不是该放弃了。阶段中，你觉得spice好是好，但是比起 fast spice系列的仿真器来，还是差远了;你开始不相信AC仿真，取而代之的是大量的transient仿真。
第六阶段
下你还会创造出巨大的仿真文件让
人和电脑崩溃。
பைடு நூலகம்
第五阶段
你觉得竞争对手的东西不过如此而已。你开始有一套比较熟悉的设计方法。但是你不知道如何更加优化你手头的工具。你已经使用过别人编好的脚本语言，但经常碰到问题的时候不能想起来用awkperl搞定。你开始大量的占用服务器的仿真时间，你相信
第四阶段
你有过比较重大的流片失败经历了。你知道要做好一个电路，精益求精，战战兢兢的仔细检查每一个细节。你发现在设计过程中有不曾设想过的问题，想要做好电路完整的把握每一个。于是你开始系统地重新学习在大学毕业时已经卖掉的课本。你把能能找到的相关资料都仔细的看了一边，希望能从中找到更有启发性的想法。你已经清楚地知道了你达到的电路指标和性能，你也知道了电路设计本质上是做合理的折中。可你搞不清“合理” 是怎么确定的，不同指标的折中如何选择才好。你觉得要设计出一个适当的正常工作的电路真的太难了，你不相信在世界上有人可以做到他们宣称的那么好，聪明如你都觉得面对如此纷杂的选择束手无策，他们怎么做得到?阶段中，你觉得spice功能还是太有限了，而且经常对着"time step too small"的出错信息发呆，偶尔
层次原理图的设计概述
选择电路面讲层次电路图的设计方法有两种，现在 就利用自上而下的方法设计一个4串行接口的 原理图。它们分别由串行接口和线驱动模块 （4 Port UART and Line Drivers.sch）和ISA总 线与地址解码（ISA Bus and Address Decoding.sch）两部分组成。 • 下图 是该原理图的层次电路图。
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选择对话框 •
7
• 这个对话框询问在产生与电路方块图相对应的原理 图时，相对的输入输出点是否将信号方向反向，此 处应选择No。
2.自下而上的层次电路设计方法
此方法指首先画出原理图，再由原理图来产生方 块电路图的方法。和刚才的步骤相反，先绘制原理 图，再执行菜单“Desgin”下的 “Design\Create Symbol From Sheet ”。点击之后会 出现如下所示的对话框。从中选中要创建层次电路 图的方块图。（前提是要先建好子图。从总图操作 Design\Create Symbol From Sheet ）
17
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• 3.放置出入端口 • 点击画电路图工具栏里的图标 ,或者执行菜 单Place -> Add Sheet Entry。 • 光标变成十字状，将光标移动到方块电路中， 点击鼠标，光标上面出现一个小圆点，且光标将被 限制在方块电路的左右边界内，确定合适的位置后 点击鼠标，即可在该处放置一个方块图的进出点， 点击右键结束放置方块图进出点状态。 • 按Tab键，即可出现方块电路进出点编辑对话 框。
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图 层次电路图
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• 绘制的具体步骤： • 1.建立如下图 所示的文档，并且命名。
图3-2 文档
• 2.建立层次原理的文件（.prj)。
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模拟集成电路设计的九个级别
一段你刚开始进入这行，对PMOS/NMOS/BJT什么的只不过有个大概的了解，各种器件的特性你也不太清楚，具体设计成什么样的电路你也没什么主意，你的电路图主要看国内杂志上的文章，或者按照教科书上现成的电路，你总觉得他们说得都有道理。
你做的电路主要是小规模的模块，做点差分运放，或者带隙基准的仿真什么的你就计算着发文章，生怕到时候论文凑不够。
总的来说，基本上看见运放还是发怵。
你觉得spice是一个非常难以使用而且古怪的东西。
二段你开始知道什么叫电路设计，天天捧着本教科书在草稿纸上狂算一气。
你也经常开始提起一些技术参数，Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之类的。
总觉得有时候电路和手算得差不多，有时候又觉得差别挺大。
你也开始关心电压，温度和工艺的变化。
例如低电压、低功耗系统什么的。
或者是超高速高精度的什么东东，时不时也来上两句。
你设计电路时开始计划着要去tape out，虽然tape out看起来还是挺遥远的。
这个阶段中，你觉得spice很强大，但经常会因为AC仿真结果不对而大伤脑筋。
三段你已经和PVT斗争了一段时间了，但总的来说基本上还是没有几次成功的设计经验。
你觉得要设计出真正能用的电路真的很难，你急着想建立自己的信心，可你不知道该怎么办。
你开始阅读一些JSSC或者博士论文什么的，可你觉得他们说的是一回事，真正的芯片或者又不是那么回事。
你觉得Vdsat什么的指标实在不够精确，仿真器的缺省设置也不够满足你的要求，于是你试着仿真器调整参数，或者试着换一换仿真器，但是可它们给出的结果仍然是有时准有时不准。
你上论坛，希望得到高手的指导。
可他们也是语焉不详，说得东西有时对有时不对。
这个阶段中，你觉得spice虽然很好，但是帮助手册写的太不清楚了。
四段你有过比较重大的流片失败经历了。
你知道要做好一个电路，需要精益求精，需要战战兢兢的仔细检查每一个细节。
你发现在设计过程中有很多不曾设想过的问题，想要做好电路需要完整的把握每一个方面。
5个阶段判断你的电路设计能力
5 个阶段判断你的电路设计能力
现在网络上广为流传的电路设计能力判断方法，可大致分为两类：一类偏向于“玄学”，比如--电路设计的九个层次一文，内容是玄之又玄，能达到其最高九段标准的，地球上可能找不几个人。
按此标准修炼，非走火入魔不可。
另一类判断标准相比较而言，比较科学些，客观些，也更常见，比如模电设计100 条经验一文。
这个标准注重于所积累的知识点的多寡，或者说它侧重于数量，而忽视了质量，比如说李敖可以背诵3 万多首唐诗，可他写不出“窗前明月光”，这一神来之精笔。
受此方法影响，锅内很多研究生为了追求知识点的数量，整天沉迷于看paper，经常听网友说：我一天一篇paper。
相比较而言，下面的设计能力判断标准可能更科学有效，更具有实际意义，有一定的学习方向指导性。
第一级，无法判断阶段。
例如，找到下图所示的电路，元件参数什幺都标好了，直接画PCB，焊接，通电若功能正常就结束了。
因为这个过程中，没有任何设计动作，所以无从判断。
安全控制电路的等级划分
安全控制电路的等级划分安全控制电路的等级划分指的是根据电路用途、安全要求和可靠性水平等因素，对不同的电路进行分级，以便于对其进行管理和设计。
一般情况下，安全控制电路的等级划分可以分为以下几个层次：一、基本等级基本等级指的是对设备或系统运行状态进行监视、控制及保护的基本安全保护措施。
这些操作都是以人的体力或感觉为基础的，例如手动开关和按钮。
二、中等等级中等等级指的是在基本等级的基础上，加入一些安全保护功能。
比如，机械防护、电气保护、紧急停机等措施。
这些措施可以有效地保护人身安全和设备的安全。
三、高等等级高等等级指的是在中等等级的基础上，引入逼近零失效的设计思想。
这些措施为设备的故障排除提供了更高水平的可靠性保证。
同时，高等等级的安全控制电路也需要采用更加复杂的技术手段，例如采用集成电路控制，实现自动控制等。
四、最高等级最高等级指的是在高等等级的基础上，采用了复杂的逻辑控制和多重备份等技术，提供了强大的系统安全保护能力。
这些措施可以有效地保证设备或系统在发生严重故障或异常情况时，在短时间内实现安全停机或安全运行，避免安全事故的发生。
五、特殊等级特殊等级指的是在最高等级的基础上，根据特定场合的需求定制设计，例如特殊工业场所、高风险环境、核电站等场所。
总之，安全控制电路的等级划分是一个综合考虑多种因素的复杂问题。
需要根据实际的使用情况和安全要求，选择合适的级别进行设计和实施。
在实际应用中，应该结合具体的场所和条件，灵活应用不同等级的安全控制电路，以实现更好的安全保护和效能提高。
安全控制电路的等级划分范本
安全控制电路的等级划分范本一、引言为了确保安全控制电路的可靠性和安全性，必须进行等级划分。
本文将提供一个安全控制电路的等级划分范本，包括等级定义、等级划分原则和等级划分标准。
二、等级定义1. 一级等级一级等级是指对生命安全和财产安全具有极高风险的控制电路。
一级等级的控制电路必须具有高度可靠性和安全性，以确保系统的正常运行和防止任何可能的危险。
2. 二级等级二级等级是指对生命安全和财产安全具有较高风险的控制电路。
二级等级的控制电路必须具有较高的可靠性和安全性，以确保系统的正常运行和减少任何可能的危险。
3. 三级等级三级等级是指对生命安全和财产安全具有一定风险的控制电路。
三级等级的控制电路必须具有一定的可靠性和安全性，以确保系统的正常运行和减少任何可能的危险。
4. 四级等级四级等级是指对生命安全和财产安全风险较低的控制电路。
四级等级的控制电路需要具备基本的可靠性和安全性，以确保系统的正常运行和避免可能的危险。
三、等级划分原则1. 风险评估在进行安全控制电路的等级划分前，必须进行全面的风险评估，包括对可能引发危险的因素、场景和控制要求的分析，以确定所需的等级。
2. 系统复杂度系统的复杂度直接影响到等级的划分。
复杂的控制电路需要更高的等级来确保其正常运行和安全性。
3. 影响范围控制电路的影响范围也是等级划分的一个重要考虑因素。
如果控制电路的故障可能导致较大范围的事故，那么相应的等级应该更高。
4. 容错能力控制电路的容错能力是指其在发生故障或失效时能否正确地处理并保持安全状态的能力。
具有较强容错能力的控制电路可以降低等级。
四、等级划分标准1. 一级等级一级等级适用于下列情况：- 控制电路对生命安全和财产安全具有严重影响的场景；- 控制电路在故障或失效时可能导致重大事故；- 控制电路需要具备高度可靠性和安全性的特殊要求。
2. 二级等级二级等级适用于下列情况：- 控制电路对生命安全和财产安全具有较大影响的场景；- 控制电路在故障或失效时可能导致一定程度的事故；- 控制电路需要具备较高可靠性和安全性的特殊要求。
《电子CAD教程》任务6设计层次电路
系统总图（母图）
子系统I方块图 ... 子系统N方块图
模
模
模
模
块
块
块
块
1
2
3 ...
n
原
原
原
原
理
理
理
理
图
图
图
图
自上而下的层次设计方法
模模模
块块块
1
2
3
原原原
• PCB整体布局：电路板的左边为电源部分，从上到下排列。 输入信号按信号流向从电路板的右下边向上排列。依次是 处理模块和显示模块，数码管放在电路板的最上方。
• 布局时注意： • 接插件放在板边，电位器放在板的下边，以方便插接和
调整。 • 变压器发热元件放在板的左上角，方便支撑和散热。 • 晶振电路尽量靠近单片机的时钟输入引脚，缩短导线，
任务六 设计层次电路
学习目标
n掌握层次原理图设计的 一般方法
n能够设计层次原理图 n能够设计多通道层次原
理图
学习重点 n绘制层次电路原理图
图6-1
一、层次电路设计
（1）层次电路设计概念
当电路比较复杂时，用一张原理图来绘制显 得比较困难，此时可以采用层次型电路来简化电 路。层次型电路将一个庞大的电路原理图分成若 干个子电路，通过总图（父图或母图）连接各个 子电路，这样可以使电路图变得简单。
• 2.元件手工布局及调整 • （1）通过Room空间移动元件 • （2）手工布局调整 • 元件调入Room空间后，可以先删除Room空间，然后再
进行手工布局调整。
回路设计的类型
回路设计的类型好的，以下是为你提供的关于回路设计类型的相关内容：回路设计是电子系统设计中的一个重要概念，它涉及到信号传输和处理的路径。
根据不同的应用需求和功能特点，回路设计可以分为多种类型。
以下是一些常见的回路设计类型：1. 模拟回路设计：模拟回路处理模拟信号，如音频、视频、传感器信号等。
这种设计类型通常涉及到放大器、滤波器、比较器等模拟电路元件的选择和布局。
2. 数字回路设计：数字回路处理数字信号，如逻辑门、寄存器、计数器等。
这种设计类型关注数字电路的时序、逻辑功能和噪声抗扰性。
3. 混合信号回路设计：混合信号回路同时包含模拟和数字信号的处理。
它结合了模拟和数字电路的特点，常用于嵌入式系统、通信系统等领域。
4. 高频回路设计：高频回路设计处理高频率的信号，如射频（RF）信号。
这种设计类型需要考虑信号传输线、阻抗匹配、滤波等因素，以确保信号的完整性和传输质量。
5. 电源回路设计：电源回路为系统提供稳定的电源供应。
它涉及到电源转换器、滤波器、稳压器等元件的选择和布局，以确保电源的噪声和干扰最小化。
6. 控制回路设计：控制回路用于实现系统的控制和调节功能。
它通常包括传感器、控制器、执行器等元件，用于监测和调整系统的参数。
7. 信号完整性回路设计：信号完整性回路关注信号在传输过程中的质量和可靠性。
它涉及到信号反射、串扰、衰减等问题的分析和解决，以确保信号的正确传输和处理。
这些是常见的回路设计类型，不同类型的回路设计在电子系统中起到不同的作用。
设计师根据具体的应用需求和性能要求选择合适的回路设计类型，并结合电路原理和布局技巧进行设计。
9层次电路设计与报表
层次电路图设计
在同一项目的所有电路图中，同名的出入点（包括电路方块图进出点 和电路输入输出点）之间，都可以认为是相互连接的。与网络名称不同， 网络名称被认为是相互连接的，它的范围仅限于同一个电路图中。
管理层次电路图还需要用到设计浏览器。
可以利用层次图切换工具来实现
层次电路图设计
在绘制层次图时常用的不同于一般原理图的按钮有如下几个。
选择第二个网络表文 件后，点击ok按钮， 系统自动进入文本编 辑器，并且产生网络 比较表。
报表的生成
• 产生零件引脚列表 功能是列出所选零件的引脚信息，如引脚号、名称、所在的网络名称等。 在产生零件引脚列表前，首先应该选择相应的零件，然后点菜单命令 report-selected pins 屏幕上便可出现所选零件的所有信息。
报表的生成
• 网络表包括零件定义部分和网络定义部分 零件定义部分 以“［”开始，以“］”结束。 “［”的下一行是零 件序号，取自零件的序号栏，接着是零件封装的定义，在 pcb布线时所加的零件封装就是根据这个来加的。最后是 零件名称定义，零件名称的下三行是空白的，系统保留的， 没有用途。 网络定义部分 以“（”开始，以“）”结束。 “（”的下一行为网 络名称或编号的定义，他的定义取自电路图中的某个网络 名称或某个输入输出点名称，接下来每一行代表一个网络 连接的引脚。
层次电路图设计
Update sheet number是重新安排图号，必选项。 Part 是针对真个项目的，如果项目零件序号没有编的话， 系统将自动进行编号，点ok后，系统立即进行自动编号。 并将编号的结果存在*.rep文件。
层次图管理工具
利用浏览器可以很方便在项目各个部分间进行切换。
一般情况下，使用主工具栏层次图切换工具。如图
4、电路的层次化设计
不同层次电路之间的切换
绘制完成层次电路原理图中一般都包含 顶层原理图和多张子原理图。用户在编辑 时，常常需要在这些图中来回切换查看，以 便了解完整的电路结构。在Protel 99SE系统 中，提供了层次原理图切换的专用命令，以 帮助用户在复杂的层次原理图之间方便的进 行切换，实现多张原理图同步查看和编辑。
要让重复性层次图有实用价值，还需将 各个被重复调用的原理图复制成副本，安排 好各个副本中元件的序号，才能产生网络 表，进行电路板的设计。
13
自顶向下的层次图设计实例
现在以“4串行接口”电路设计为例，讲述自顶向下的层 次图设计方法。它有两个模块组成： (1) 串行接口和线驱动模块(4 Port UART and Line Drivers) (2) ISA总线与地址解码模块(ISA Bus and Address Decoding)
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自底向上的层次图设计实例
(5) 完成上述两个文件的图纸设计，按照每个 模块的具体功能要求，绘制电路原理图。 (6) 放置各个子原理图的输入/输出端口。子 原理图的输入/输出端口是子原理图与顶层原 理图之间进行电器连接的重要通道，应根据 设计要求加以放置。 (7) 在项目中新建一个原理图文件 “Top.Sch”，以便进行顶层原理图的绘制。
4
层次原理图的基本结构和组成
Protel 99SE系统提供的层次原理图设计功 能非常强大，能够实现多层的层次化设计 功能。用户可以将整个电路系统划分为若 干个子系统，每个子系统再划分为若干个 功能模块，而每个功能模块还可以再细分 为若干个基本的小模块，这样依次细分下 去，就把整个系统划分成为多个层次，使 电路设计由繁变简。
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方块电路图名称
自顶向下的层次图设计实例
弱电系统综合基础知识：综合布线系统的设计等级
弱电系统综合基础知识：综合布线系统的设计等级弱电系统是现代建筑物内的综合系统工程。
它包括与大楼内建筑体、变配电、供气、照明等设施有关的安全防范系统、有线电视系统、结构化综合布线系统、安保监控系统等.大楼弱电系统对建筑物来说是一个整体，从管理、控制机房、弱电管道到各个信息点或控制点都有相关的路由。
这些路由要按一定的规律，合理有序、有机地通过弱电系统的综合管路安置在大楼内.综合管路系统的设计，可以合理地建立弱电系统的公共通道.综合管路的内容包括了与整个弱电系统相关的弱电预埋管、预留孔洞、弱电竖井、桥架、管路及系统的电源供应、接地、避雷、屏蔽和机房。
综合管路的设计和施工还牵涉到其他管路和建筑功能的综合配管或调整.桥架敷设在吊顶内,并开一定数量的检修孔。
本工程弱电的垂直干线敷设在井道内采用线槽沿墙敷设方式.其他所有线路采用穿保护管暗敷设。
水平线路敷设在有吊顶的场所内采用穿金属管或线槽在调顶内明敷设，无吊顶场所采用穿暗管敷设或用线槽贴梁底敷设。
配管线路过长时中间需增设过路盒。
室外管线一般采用弱电电缆直埋方式。
弱电电缆直接埋地敷设挖沟与强电电缆敷设要求相同,但其挖掘深度不应小于弱电管道的最小允许埋设深度，参见下表：弱电电缆防干扰要求很高,因此，弱电电缆直埋时与其他地下管线和建筑物不应小于允许的净距，如下表所示:进户管线有两种方式：地下进户和外墙进户。
地下进户方式：这种方式时为了美观要求而将管线转入地下。
根据建筑物是否设有地下层,地下进户管线又分为两种敷设形式.第一种是建筑物设有地下层，地下进户管直接进入地下层，采用的是直进户管.地下进户管应埋出建筑物散水坡外1m以上，户外埋设深度在自然地坪下.当进线电缆数较多时，建筑物户外应设人孔。
外墙进户方式这种方式是在建筑物机房层和服务室的配线设备间或配线箱内。
进户管应呈内高外低倾斜状，并作防水弯头，以防雨水进入管中。
进户点应靠近配线设施,并尽量选在建筑物后面或侧面。
这种方式适合于架空或挂墙的电缆进线。
根据技术可扩展性9个等级划分
根据技术可扩展性9个等级划分根据技术可扩展性划分为9个等级1. Level 1: 最低可扩展性这一级别表示技术的可扩展性非常有限。
系统设计无法支持任何形式的扩展，只能满足基本功能要求。
2. Level 2: 低可扩展性这一级别的系统能够进行某种形式的扩展，但扩展的方式和范围有限。
系统设计可能局限于特定的硬件或软件环境，难以应对变化和增长的需求。
3. Level 3: 中低可扩展性该级别的系统具有一定的可扩展性，但还存在一些限制和挑战。
系统设计可以适应一定程度的变化和增长，但在面对大规模扩展时可能存在一些瓶颈或性能压力。
4. Level 4: 中等可扩展性这一级别的系统设计已经考虑到了大部分扩展需求。
它能够在大部分情况下适应变化和增长的需求，在性能和资源利用方面有一定的优化。
但在一些特殊情况下，系统可能仍然需要进行一些调整和优化。
5. Level 5: 中高可扩展性该级别的系统设计具有较好的可扩展性能力。
系统能够适应大规模的变化和增长需求，并能够在性能和资源利用方面做到较好的平衡。
系统设计已经考虑到了大部分特殊情况，并做出了相应的优化和调整。
6. Level 6: 高可扩展性这一级别的系统设计能够灵活应对变化和增长的需求，几乎没有明显的瓶颈和性能压力。
系统各个组件之间的耦合度较低，设计上采用了模块化和可插拔的结构，提高了灵活性和可扩展性。
7. Level 7: 非常高可扩展性该级别的系统设计达到了非常高的扩展性能力。
系统能够以极低的成本和复杂性进行扩展，并能够优化资源利用和性能表现。
系统设计具有高度的灵活性和可配置性，能够适应各种复杂的业务需求。
8. Level 8: 几乎无限可扩展性这一级别的系统设计具有几乎无限的可扩展性能力。
它能够以极低的成本和复杂性实现系统的扩展，并在各个方面都能够迅速响应变化和增长的需求。
系统设计中采用了高度分布式和服务化的架构，提供了强大的扩展性和弹性。
9. Level 9: 完全可扩展性最高级别的系统设计具有完全可扩展性能力。
9多级放大电路
一、复习引入单级放大器的电压放大倍数一般为几十倍，而实际应用时要求的放大倍数往往很大。
为了实现这种要求，需要把若干个单级放大器连接起来，组成所谓的多级放大器。
二、新授（一）级间耦合方式多级放大器内部各级之间的连接方式，称为耦合方式。
常用的有阻容耦合、变压器耦合、直接耦后和光电耦合等。
1．阻容耦合图1是用电容C2将两个单级放大器连接起来的两级放大器。
可以看出，第一级的输出信号是第二级的输入信号，第二级的输入电阻R i2是第一级的负载。
这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式，称为阻容耦合。
阻容耦合的特点是：由于前、后级之间是通过电容相连的，所以各级的直流电路互不相通，每一级的静态工作点相互独立，互不影响，这样就给电路的设计、调试和维修带来很大的方便。
而且，只要耦合电容选得足够大，就可将前一级的输出信号在相应频率范围内几乎不衰减地传输到下一级，使信号得到充分利用。
但是当输入信号的频率很低时，耦合电容C2就会呈现很大的阻抗，第一级的输入信号转向第二级时，部分甚至全部信号都将变成在电容C2上。
因此，这种耦合方式无法应用于低频信号的放大，也就无法用来放大工程上大量存在的随时间缓慢变化的信号。
此外，由于大容量的电容器无法集成，阻容耦合方2．变压耦合器前级放大电路的输出信号经变压器加到后级输入端的耦合方式，称为变压器耦合，图2为变压器耦合两级放大电路，第一级与第二级、第二级与负载之间均采用变压器耦合方式。
图2 变压器耦合两级放大器变压器耦合有以下优点：由于变压器隔断了直流，所以各级的静态工作点也是想互独立的。
而且，在传输信号的同时，变压器还有阻抗变换作用，以实现变抗匹配。
但是，它的频率特性较差、体积大、质量重，不宜集成化。
常用于选频放大或要求不高的功率放大电路。
3．直接耦合前级的输出端直接与后级的输出端相连的方式，称为直接耦合。
如图3所示。
直接耦合放大电路各级的静态工作点不独立，相互影响，相互牵制，需要合理地设置各级的直流电平，使它们之间能正确配合；另外易产生零点漂移，零点漂移就是当放大电路的输入信号为零时，输出端还有缓慢变化的电压产生。
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电路设计的九个级别
一段
你刚开始进入这行，对Pmos/nmos/bjt什么的只不过有个大概的了解，各种器件的特性你也不太清楚，具体设计成什么样的电路你也没什么主意，你的电路图主要看国内杂志上的文章，或者按照教科书上现成的电路，你总觉得他们说得都有道理。
你做的电路主要是小规模的模块，做点差分运放，或者带隙基准的仿真什么的你就计算着发文章，生怕到时候论文凑不够。
总的来说，基本上看见运放还是发憷。
你觉得spice是一个非常难以使用而且古怪的东西。
二段
你开始知道什么叫电路设计，天天捧着本教科书在草稿纸上狂算一气。
你也经常开始提取一些技术参数，Vdsat、early voltage、gbw、ft之类的。
总觉得有时候电路和手算的差不多，有时候又觉得差别挺大。
你也开始关心电压，温度和工艺的变化。
例如低电压、低功耗系统什么的。
或者是超高速高精度的什么东东，时不时也来上两句。
你设计电路时开始计划着要去tape out，虽然tape out 看起来还是挺遥远的。
这个阶段中，你觉得spice很强大，但经常会因为AC仿真结果不对而大伤脑筋。
三段
你已经和PVT斗争了一段时间了，但总的来说基本上还是没有几次成功的设计经验。
你觉得要设计出真正能用的电路真的很难，你急着想建立自己的信心，可你不知道该怎么办。
你开始阅读一些JSSC或者博士论文什么的，可你觉得他们说的是一回事，真正的芯片或者又不是那么回事。
你觉得Vdsat什么的指标实在不够精确，仿真器的缺省设置也不够满足你的要求，于是你试着仿真器调整参数，或者试着换一换仿真器，但是可它们给出的结果仍然是有时准有时不准。
你上论坛，希望得到高手的指导。
可他们也是语焉不详，说得东西有时对有时不对。
这个阶段中，你觉得spice虽然很好，但是帮助手册写的太不清楚了。
.
四段
你有过比较重大的流片失败经历了。
你知道要做好一个电路，需要精益求精，需要战战兢兢的仔细检查每一个细节。
你发现在设计过程中有很多不曾设想过的问题，想要做好电路需要完整的把握每一个方面。
于是你开始系统地重新学习在大学毕业时已经卖掉的课本。
你把能找到的相关资料都仔细的看了一边，希望能从中找到一些更有启发性的想法。
你已经清楚地知道了你需要达到的电路指标和性能，你也知道了电路设计本质上是需要做很多合理的折中。
可你搞不清这个“合理”是怎么确定的，不同指标之间的折中如何选择才好。
你觉得要设计出一个适当的能够正常工作的电路真的太难了，你不相信在这个世界上有人可以做到他们宣称的那么好，因为聪明如你都觉得面对如此纷杂的选择束手无策，他们怎
么可能做得到？这个阶段中，你觉得spice功能还是太有限了，而且经常对着"time step too small"的出错信息发呆，偶尔情况下你还会创造出巨大的仿真文件让所有人和电脑崩溃。
五段
你觉得很多竞争对手的东西不过如此而已。
你开始有一套比较熟悉的设计方法。
但是你不知道如何更加优化你手头的工具。
你已经使用过一些别人编好的脚本语言，但经常碰到很多问题的时候不能想起来用awk或者perl搞定。
你开始大量的占用服务器的仿真时间，你相信经过大量的仿真，你可以清楚地把你设计的模块调整到合适的样子。
有时候你觉得做电路设计简直是太无聊了，实在不行的话，你在考虑是不是该放弃了。
这个阶段中，你觉得spice好是好，但是比起fast spice系列的仿真器来，还是差远了；你开始不相信AC仿真，取而代之的是大量的transient仿真。
六段
你开始明白在这个世界中只有最合适的设计，没有最好的设计。
你开始有一套真正属于自己的设计方法，你会倾向于某一种或两种仿真工具，并能够熟练的使用他们评价你的设计。
你开始在设计中考虑PVT的变化，你知道一个电路从开始到现在的演化过程，并能够针对不同的应用对他们进行裁减。
你开始关注功耗和面积，你tape out的芯片开始有一些能够满足产品要求了。
但是有时候你还是不能完全理解一些复杂系统的设计方法，并且犯下一些愚蠢的错误并导致灾难性后果。
你开始阅读 JSSC时不只是挑一两篇文章看看，或许把Jssc作为厕所读物对你来说是一个不错的选择。
在这个阶段中，你觉得spice是一个很伟大的工具，你知道如何在spice中对精度和速度做合理的仿真，并随时做出最合适的选择。
七段
你开始真正理解模拟电路设计的本质，无论对于高精度系统还是高速度系统都有自己独有的看法和经验。
你可以在系统级对不同的模块指标进行折中以换取最好的性能。
你会了解一个潜在的市场并开始自己的产品定义，并且你知道只要方法正确，你设计出的产品会具有很好的竞争力。
你可以可以从容的从头到脚进行整个电路的功能和指标划分，你了解里面的每一个技术细节和他们的折中会对于你的产品有怎样的影响。
你开始关注设计的可靠性。
在这个阶段中，你觉得spice是一个很实用的工具，并喜欢上了mc仿真，但你还是经常抱怨服务器太慢，虽然你经常是在后半夜运行仿真。
八段
这个时候成功的做出一个芯片对你来说是家常便饭，就象一名驾驶老手开车一样，遇到红灯就停、绿灯就行。
一个产品的设计对于你来说几乎都是无意识的。
你不需要再对着仿真结果不停的调整参数和优化，更多时候之需要很少量的仿真就可以结束一个模块的设计了。
你能够清楚地感觉到某一个指标的电路模块在技术上是可能的还是不可能的。
你完全不用关心具体模块的噪声系数或者信噪比或者失真度。
你只需要知道它是可以被设计出来就可以了，更详细的技术指标对你来说毫无意义。
你开始觉得JSSC上的东西其实都是在凑数，有时候认为JSSC
即时作为厕纸也不合格(太薄太脆)。
你觉得spice偶尔用用挺好的，但是实在是不可靠，很多的时候看看工作点就差不多够了。
九段
这时候的你对很多电路已经了如指掌，你可以提前预知很多技术下一轮的发展方向。
一年你只跑上几次仿真，也可能一仿真就是几年。
你很少有画电路图的时候，多数时间你在打高尔夫或是在太平洋的某个小岛钓鱼。
除了偶尔在ISSCC 上凑凑热闹，你从不和别人说起电路方面的事，因为你知道没人能明白。