شماتیک سلسله مراتبی

همیشه با یک برد کوچک و شماتیک ساده سر و کار نخواهید داشت!

وقتی بردهایی که طراحی می کنید، ساده و کوچک و با قطعات اندک باشند، خیلی از موضوعات، محلی از توجه ندارند، اما رفته رفته، هر چقدر با کارهای مفصل تری روبرو می شویم، بهتر است یاد بگیریم چطور بتوانیم اطلاعاتمان را در یک شماتیک به بهترین شکل، دسته بندی کنیم تا خود و سایر اقوام نسبی و سببی را در برخورد با شماتیک ما گیج و سرگشته آواره ی بیابان نکنیم!

بسیاری از نکاتی که در ادامه بیان می شود، مختص نرم افزاری خاصی مثل التیوم نیست و جزو مفاهیم مشترک در همه شماتیک های رسم شده اند، چه دستی باشند و چه با انواع نرم افزارهای EDA

بر اساس سادگی تا پیچیدگی کار، شما می توانید رفته رفته انواع شماتیک را تجربه کنید، شماتیک ها به ترتیب زیر دسته بندی می شوند:

1. شماتیک ساده تک صفحه ای
2. شماتیک مفصل تک صفحه ای
3. شماتیک چند صفحه ای تخت (Flat)
4. شماتیک چند صفحه ای سلسله مراتبی (Hierarchical)
5. شماتیک چند صفحه ای سلسله مراتبی ارجاعی (مجهز به Device sheet)

در ادامه به توضیح هر یک از انواع شماتیک می پردازیم.

در شماتیک های ساده که قرار است پایه و اساس شماتیک های شما باشد، حتما نکات زیر را رعایت کنید:

1. ورودی ها در سمت چپ مدار یا صفحه و خروجی ها در سمت راست باشند.

در شماتیک مثال دقت کنید، تغذیه، به عنوان ورودی مدار محسوب می شود، ورودی انواع فراوانی دارد و هر نوع سیگنالی اعم از آنالوگ یا دیجیتال می تواند ورودی یک مدار باشد.

2. برای اتصال نقاط نزدیک به هم (مثلا قطعات passive مربوط به یک آی سی) از خطوط wire بهره بگیرید.

همانطور که در شماتیک مثالی می بینید، برای اتصالات محلی از سیم کشی استفاده شده است، دقت کنید، سیم کشی باید به نحوی باشد که تا حد امکان از در هم تنیدگی و پیچیدگی پرهیز شود و اتصالات، کاملا خوانا و قابل فهم باشند.

Net Label

• پیش از هر چیز برای اینکه در مدارچاپی نام نت و نوع اتصال را متوجه شوید، از net label استفاده کنید.

• هر اتصال طبقات مختلف یک شماتیک، سعی کنید هر بخش را به شکل مجزا تصور کرده و با استفاده از wire و net label این طبقات را به هم مرتبط کنید.

بهتر است به نکات زیر نیز توجه کنید:

• سایز نوشته net label های محلی را قدری کوچکتر بگیرید و italic کنید تا معلوم شود که به جای دیگری متصل نیستند!
• بهترین فونت و سایز برای نت لیبل های غیر محلی از لحاظ خوانایی و کمترین اشغال فضا (با توجه به اینکه به هر حال بعضی نت لیبل ها فراتر از 10 کاراکتر خواهند شد) فونت Arial و سایز 8 می باشد.
• بهترین نقطه برای درج نت لیبل، 200mil از سمت چپ، جلوتر از wire می باشد. (تا بتوان سیمی را در صورت نیاز عمود از پشتش رد کرد و به نت لیبل هم آن سیم وصل نشود)
• مناسب ترین طول برای wire ها 800mil می باشد، اما در صورت نیاز و با توجه به کاراکترهای زیاد نت لیبل، می توانند به شکل منظم و یک دست، طول 1000mil هم داشته باشند، همچنین در جاهای با فضای کم میتوانند با رعایت نظم و یکدستی، طول 600mil داشتند.
• بهتر است یاد بگیریم تعداد کاراکترهای نت لیبل را خلاصه و محدود کنیم و از نامه نویسی! پرهیز کنیم، تعداد کاراکترها بهتر است کمتر از 12 کاراکتر باشد و در صورت نیاز، فراتر از 16 کاراکتر نرود! ضمنا تنها کاراکتر مجاز برای ایجاد فاصله خوانش بین کاراکترها، underline می باشد، پس از گذاشتن space و dash به شدت پرهیز کنید!

Power Port

استفاده از Power port یا Power symbol به خوانایی شماتیک شما کمک می کند، پس هر جا اتصال زمین یا تغذیه داشتید حتما از این اتصال بهره بگیرید. به صورت پیش فرض در عموم شماتیک ها، Power port ها به عنوان اتصالات عمومی در کل شماتیک در نظر گرفته می شوند و به آسان شدن ردیابی اتصالات کمک شایانی می کنند.

• برای یکدست بودن شمایتک، در اتصال تغذیه فقط از BAR یا VCC BAR استفاده کنید.
• سعی کنید هماره خط BAR رو به بالا باشد (اگر جایی مجبور بودید افقی اش کنید، اما کله پا نه!!)
• در نام گذاری نت های تغذیه از آغاز با “+” و “-” و سایر موارد پرهیز کنید و همه را با “V” آغاز کنید.
• اتصال زمین را با Power Ground انجام دهید.
• سعی کنید هماره نوک مثلث گونه ی زمین رو به پایین باشد (اگر جایی مجبور بودید افقی، اما کله پا نه!!)
• اگر همه زمین ها GND بودند و به هم وصل می شدند، Name ای زیر Port درج شده را hidden کنید تا شماتیک خلوت تر باشد.
• اگر نیاز به زمین های دیگری داشتید می توانید از Signal Ground هم استفاده کنید.
• در نام گذاری نت های زمین از آغاز با “D” و “A” و سایر موارد پرهیز کنید و همه را با “G” آغاز کنید.
• اگر زمین های غیر GND داشتید و متعدد بودند، حتما با Name زیر آنها، به بیننده قدرت تفکیک بصری بدهید.
• استفاده از سیمبل Earth برای زمین های shield و chassis و Case و earth پیشنهاد می شود. باز یادتان باشد Name زیر آن باشد که با زمین های دیگر به لحاظ دیداری اشتباه نشوند!

Bus و نکات مهم آن:

• اگر نت های شما به شکل یک دسته، به طبقه بعدی وصل می شوند، برای خوانایی بیشتر از Bus و Bus Entry استفاده کنید.

• Bus Entry صرفا جنبه نمادین دارد، اما نام گذاری یک باس با استفاده از نت لیبل کاملا حیاتی است، در غیر اینصورت، آن هم جنبه نمادین پیدا می کند!!
• در نام گذاری یک باس، شرط اولیه این است که نام تک تک اعضای یک Bus باید با هم یکسان باشند و با اعداد بصورت آرایه ای از هم جدا شوند، مثلا LED بخش مشترک نام آن است و از 1 تا 8 آرایه تک تک اعضای این باس است.
• نکته بعدی این است که ابتدا قسمت مشترک درج می شود و سپس در کروشه، بلافاصله اولین یا آخرین عدد درج شده و درج 2 عدد نقطه پشت سر هم به این شکل “..” و بعد شماره آخرین یا اولین عدد عضو درج می شود و کروشه بسته می شود، مثلا: LED[1..8] یا DDR4_DQ[7..0]
• در بعضی نرم افزارها استفاده از “:” هم برای درج بین 2 عدد ابتدا و انتها در کروشه مجاز است، اما التیوم این را نمی پذیرد، پس دقت کنید، فقط و فقط “..”

این نوشتار ادامه دارد، منتظر نظرات سازنده و پرسشها و بیان ابهامات شمایم تا بتوانم مطلبی پر بار تر را تقدیم به دیدگانتان کنم. می توانید اینجا یا ذیل پست کانال تلگرام کامنت بگذارید.