電子產品設計PCB設計步驟指南分享

電子產品設計開發可分為七個步驟：初步生產設計、原理圖、PCB布局、最終BOM、原型、測試和程序、最終認證。

第 1 步 – 創建初步生產設計

開發新的電子硬件產品時，首先要進行初步的生產設計。 不要將它與概念驗證 (POC) 原型混淆。

POC 原型通常使用開發套件構建。 有時，它們有助于證明您的產品概念可以解決您需要的問題。 但 POC 原型離生產設計還很遠。

初步生產設計側重于產品的組件生產、成本、利潤率、性能、功能、開發可行性和可制造性。

您可以使用初步生產設計來估算產品每個項目的成本。 準確了解開發、原型制作、編程、認證、擴展和制造的成本非常重要。

初步生產設計將回答以下問題。 我的產品開發可行嗎？ 我能負擔得起開發這個產品嗎？ 開發產品需要多長時間？ 我可以批量生產產品嗎？ 我能賺錢嗎？

很多創業者錯誤地跳過了前期的生產設計步驟，直接跳進了設計示意圖。

這樣，您最終可能會發現您花費了所有這些努力和來之不易的錢來購買無法負擔開發、制造或最重要的是無法盈利的產品。

步驟 1A – 系統框圖

在創建初步生產設計時，應首先定義系統級框圖。 該圖詳細說明了每個電子功能和所有功能組件是如何互連的。

大多數產品都需要帶有各種組件（顯示器、傳感器、存儲器等）的微控制器或微處理器，這些組件通過各種串行端口連接到微控制器。

通過創建系統框圖，您可以輕松識別所需串口的類型和數量。 這是為產品選擇合適的微控制器的重要的第一步。

步驟 1B – 選擇生產組件

接下來，您必須根據產品的所需功能和目標零售價選擇各種生產組件：微芯片、傳感器、顯示器和連接器。 然后您可以創建初步物料清單 (BOM)。

您可以購買大多數電子元件（用于原型制作和初始測試），也可以購買多達數千個（用于小批量制造）。

一旦達到更高的產量，您將能夠通過直接從制造商處購買一些組件來節省資金。

步驟 1C – 估算生產成本

現在您應該估算產品的生產成本（或銷售成本 – COGS）。 盡快了解制造產品的成本很重要。

您需要了解產品制造的單位成本以確定最佳銷售價格、庫存成本，以及最重要的是您的利潤。

您選擇的生產組件肯定會對制造成本產生重大影響。

但要獲得準確的制造成本估算，您還必須包括 PCB 組裝、最終產品組裝、產品測試、零售包裝、報廢率、退貨、物流、關稅和倉儲成本。

第 2 步 – 設計原理圖

現在是根據您在步驟 1 中創建的系統框圖設計電路原理圖的時候了。

該圖顯示了從微芯片到電阻器的每個組件是如何連接在一起的。 雖然系統框圖主要關注更高層次的產品功能，但原理圖只涉及一些小細節。

原理圖中元件的引腳編號不正確等簡單問題可能會導致功能完全缺失。

在大多數情況下，系統框圖的每個模塊都需要一個單獨的子電路。 然后將這些不同的子電路連接在一起以形成完整的原理圖。

使用特殊的電子設計軟件創建原理圖并幫助確保它們沒有錯誤。

第 3 步 – 設計印刷電路板 (PCB)

完成原理圖后，您現在將設計印刷電路板 (PCB)。 PCB 是一塊物理板，用于固定和連接所有電子元件。

從本質上講，系統框圖和電路原理圖的開發主要是概念性的。 PCB設計是一個非常真實的世界。

使用用于創建原理圖的相同軟件來設計 PCB。 軟件會有各種驗證工具，確保PCB版圖符合所用PCB工藝的設計規則，PCB與原理圖相符。

通常，產品越小，元器件封裝越緊密，創建 PCB 布局所需的時間也就越長。 如果您的產品路由大量電源或提供無線連接，則 PCB 布局尤為關鍵且耗時。

對于大多數 PCB 設計，最關鍵的部分是電源布線、高速信號（晶體時鐘、地址/數據線等）和任何無線電路。