单元板PCB设计规则   【设计】 【原创作品】 2009.10.19

1、文档说明

编写目的    为PCB设计人员设计单元板提供参考。

2、总则

（1）在设计规则满足的情况下，应尽量降低生产成本，如：能够使用2层板的尽量使用2层板；当成本和设计规则冲突时，保证设计规则。

（2）元器件排布整齐，同样的芯片，按照一定的规则成行成列；元器件间距要考虑生产工艺，不能影响焊接。

（3）对于PCB设计，不能使用自动布线进行设计。       

3、细则

（1）    布线层的使用

在设计2层以上电路板时，禁止使用内电层。将内层定义和普通层一样使用。

对于需要盲孔埋孔设计的单元板，对于四层板，1-2,3-4,1-4打孔；对于六层板，1-2,2-5,5-6打孔；具体工艺，须向PCB厂家确认后确定。

（2）    数字器件和驱动器件分开供电

要采用数字地和模拟地分开布线地方法，数字部分的电源仅在电源座的入口处通过跳线和驱动部分的电源相连。

在板上有空间的情况下，建议将列驱动的电源和行驱动的电源也分开。

（3）    电源线及行线：

数字部分的电源干线宽度>=50mil。

电源线及行线的宽度应综合考虑电源分支的电流、宽度、和距离。保证电源入口到模块的线上压降不大于0.01V

计算公式如下：

建议电源座放在板上靠中间的位置。当电源座放置位置偏向一边时，在对称的一边预留电源座或者焊盘，方便生产时飞线。

当布线比较困难时，在板上预留电源焊盘，方便生产时飞线。

行驱动所在的电路板上要有单独的电源座或焊盘。

列驱动所在的电路板上要有单独的电源座或焊盘。

用非焊接方式（排针，排孔和排缆）做电源和行线连接时，每根针电流不大于1A，每个连接至少两根针。

对于用户已有灯板另行讨论。

建议行管放在行线的中间部位整个单元板地1/3范围之内。

对于室外屏，灯板驱动板分离的，行管应放在行线引入插针最近处。

（4）    地线的要求

数字部分的地干线宽度>=50mil。

列驱动部分的地线应该比行驱动的电源线宽，建议为电源线宽度的1.5倍以上。

单元板的地线应布成棋盘形，各分支之间连通。

驱动部分铺铜皮地，数字部分铺网格地。地和其他部分的距离设为20mil以上。网格地的线宽为25mil，中心间距为40mil。

铺地时应避开没有环路地死角。铺地完成后，将被分割开地各部分用手动铺地连通。

模拟地在电源入口放测试地插针。

数字地在输入排针，输出排针和9702中间放置测试地插针。

（5）    电容的要求

在驱动部分和数字部分的电源入口，放100u电解电容和104电容。

在电源线分支入口及末端的地方，放100u电解电容。

建议行驱动芯片的附近留100u电解电容的位置。

串转并驱动芯片的电源脚和地之间留104电容的位置。

（6）    芯片功率管脚出线

串转并芯片，行驱动芯片的功率管脚出线至少和管脚焊盘同宽。

9702的功率管脚出线和管脚焊盘同宽。

（7）    列线和信号线：

室外屏的灯板，列线和信号线宽度>=12mil。在PCB尺寸较大时，建议信号线宽度15mil。

其它场合建议列线和信号线的宽度为12mil，至少为10mil。

线间距不小于最小线宽。

（8）    信号布线：         

（9）    过孔：

室外屏的灯板，过孔参数50 mil，28 mil。

其它场合建议过孔参数50 mil，28 mil。至少为40 mil，24mil。

过孔和线的间距不小于最小线宽。

电源干线过孔外径<电源线宽，电源干线过孔内径>=电源线宽*1/3。建议的过孔内径：28mil，40mil。

大的电源和地线可以增加过孔数目。

为了保证焊接，过孔不要放在焊盘上。距离焊盘至少5mil。

（10）插焊器件焊盘：

插焊器件焊盘的过孔要保证器件插接没有问题。

普通排针孔内径40mil，电源座焊盘孔60mil。

（11）安装孔：

对于使用LED模块的单元板，安装孔切忌位于两模块的交界处，孔的周边不能有铜箔，以防安装孔与单元板的直流地相连（对于客户要求的不得已的，要有客户的签字）。

一般元件应放在距固定孔中心3.5mm以外的地方，比较高的元件（如电容，插件芯片）应放在距固定孔中心5mm以上的地方。

在用户没有明确需求时，级连排针和电源座要放置在离固定孔横竖连线各2cm以外的地方。

在针对专门客户设计PCB时，要明确客户的固定孔位置和固定结构以决定排针，电源座和其他器件的放置位置。

（12）模块

模块边界不能放插焊的元器件。

模块建议用“队列放置”或栅格方式放置，以避免错误。

PCB边缘应比模块小至少20mil。

模块按正视建库，放置时定位在背面，这样可避免其它器件正面焊盘被模块边界的丝印遮盖。

模块放置中心距应该是点间距*8。当模块精度过低不能保证此间据时，应该和客户落实模块放置的中心距。

（13）    优化：

版图设计完成后，应进行审查，优化走线。

应加大电源线宽度，尽量把地线布成棋盘形。

（14）布板顺序：布板之前要进行预布线，调整列线的走线，可以返回修改原理图和网络表来使列线走线最方便。布板时，要先布行线、电源线和地线、级连信号线，然后是其他的线。

（15）PCB设计完成后，应该有单元板PCB加工工艺要求说明，其中包括：PCB版厚度要求，PCB版铜箔厚度要求，PCB版最小线宽，PCB版最小间距，PCB最小过孔参数。方便投板过程中选择投板厂家。

（16）PCB设计完成后，应该制作元件清单，明确标出各种元件封装，如有预留位置而生产时不用焊接的元件，要特殊表明。元件清单还应包括简单的焊接注意事项说明。

（17）丝印层

单元板在设计完成后，在单元板的TOP层标注单元板信息，包括板号，单元板基本参数，完成日期。

单元板在级连入口和级连出口的显著位置应该有明显的级连方向标志；在级连排针和其他排针的1脚位置应该有明显的标志指示；对于电源座的正负极插针旁边应该有易于观察的＋－标志，而且应该有明显的焊接方向的指示；对于为了跳线而设计的空焊盘，应该放置明显的网络名标识；对于灯板和驱动板分开的单元板，在灯板和驱动板上都应该有明显的接插方向指示，或者在设计时做不对称处理。

对于分正负极的元件，要在版图上体现出正负极的方向。如二极管、稳压管、电解电容、电源座等,且放置的方向标示焊接完成后不能被覆盖掉；

对于虚拟象素的单元板，除了LED的焊接方向，还要有明显的R/G/B标志，对于表贴LED灯的不能做底层丝印的单元板，要在生产说明中予以详细说明LED灯的排列。

为了不影响焊接，丝印层的字符不能与焊盘重叠。

制图完成以后，将IC的名称放置在IC下面；对于62706或者595，在IC旁边放置其控制颜色的标识；

PCB设计完成后，在PCB对角线上放置光学定位点。

（18）检测

设计完成要进行DRC检测。在用PROTEL99和POWERPCB做图后转为PROTEL2.8时，也要做DRC检测。

对于使用PowerPCB软件画图后，导入到Protel2.8格式时，需要注意的是有的时候，板子上的过孔会改变大小。对于使用Protel99软件画完图后，导入到Protel2.8格式是，竖向放置的FILL可能会被变成横向放置。这些是在画图中需要注意的事情。

在绘制PCB时，对于分正负极的元件，一定要能够在版图上体现出正负极的方向。如二极管、稳压管、电解电容、电源座等。

对于二脚的元件，一定不能再使用SIP2或者IDC2的普通2脚元件的库，一定要用专用的元件库。

对于电源座或者电源焊盘，一定要在丝印层标注出网络名称（或者正负极的标志）。

对于单排针和双排针，要在一脚的位置有明显得标记。

对于其他元件，一定要有明显得1脚标志或者焊接的方向标志。

对于非常规的用法的，一定要在生产说明中加以说明。

对于虚拟象素的单元板，除了LED地焊接方向，还要有明显得R/G/B标志，对于表贴的，不能做底层丝印的单元板，要在生产说明中予以详细说明。

印刷布线图的基本设计方法和原则要求
　　一、印刷线路组件布局结构设计讨论
　　一台性能优良的仪器，除选择高质量的元器件，合理的电路外，印刷线路板的组件布局和电气联机方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题，对同一种组件和参数的电路，由于组件布局设计和电气联机方向的不同会产生不同的结果，其结果可能存在很大的差异。因而，必须把如何正确设计印刷线路板组件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑，合理的工艺结构，既可xx因布线不当而产生的噪声干扰，同时便于生产中的安装、调试与检修等。
　　下面我们针对上述问题进行讨论，由于优良“结构”没有一个严格的“定义”和“模式”，因而下面讨论，只起抛砖引玉的作用，仅供参考。每一种仪器的结构必须根据具体要求（电气性能、整机结构安装及面板布局等要求），采取相应的结构设计方案，并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。
　　印刷板电源、地总线的布线结构选择----系统结构：模拟电路和数字电路在组件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电路中，由于放大器的存在，由布线产生的极小噪声电压，都会引起输出信号的严重失真，在数字电路中，TTL噪声容限为0.4V～0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.3～0.45倍,故数字电路具有较强的抗干扰的能力。
　　良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证，相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的，其中地线引起的噪声干扰{zd0}。
　　二、印刷电路板图设计的基本原则要求
　　１．印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接组件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。
　　对于安装在印刷电路板上的较大的组件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击性能。
　　２．布线图设计的基本方法
　　首先需要对所选用组件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有xx的了解；对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，就是各部件的联机，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。
　　xxx的是手工排列布图。这比较费事，往往要反复几次，才能{zh1}完成，这在没有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，并且可以存盘贮存和打印。
　　接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后经过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各组件之间的接线安排方式如下：
　　（１）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。
　　（２）电阻、二极管、管状电容器等组件有“立式”，“卧式”两种安装方式。立式指的是组件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是组件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是组件安装的机械强度较好。这两种不同的安装组件，印刷电路板上的组件孔距是不一样的。
　　（３）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。
　　（４）总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。
调频头等高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。
　　（５）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。
　　（６）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号，引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈组件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开，各自成一路，一直到功效末端再合起来，如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。
　　三、印刷板图设计中应注意下列几点
　　１．布线方向：从焊接面看，组件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向{zh0}与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。
　　２．各组件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。
　　３．电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种：
　　（１）平放：当电路组件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4～5/10英寸。
　　（２）竖放：当电路组件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取1～2/10英寸。
　　４．电位器：IC座的放置原则
　　（１）电位器：在稳压器中用来调节输出电压，故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高，反时针调节器节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小，设计电位器时应满中顺时针调节时，电流增大。
　　电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。　　
　　（２）IC座：设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。
　　５．进出接线端布置
　　（１）相关联的两引线端不要距离太大，一般为2～3/10英寸左右较合适。
　　（２）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。
　　６．设计布线图时要注意管脚排列顺序，组件脚间距要合理。
　　７．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。
　　８．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。
　　９．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；
       １０．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。