電子產(chǎn)品設(shè)計PCB設(shè)計步驟指南分享

電子產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)可分為七個步驟：初步生產(chǎn)設(shè)計、原理圖、PCB布局、最終BOM、原型、測試和程序、最終認(rèn)證。

第 1 步 – 創(chuàng)建初步生產(chǎn)設(shè)計

開發(fā)新的電子硬件產(chǎn)品時，首先要進行初步的生產(chǎn)設(shè)計。 不要將它與概念驗證 (POC) 原型混淆。

POC 原型通常使用開發(fā)套件構(gòu)建。 有時，它們有助于證明您的產(chǎn)品概念可以解決您需要的問題。 但 POC 原型離生產(chǎn)設(shè)計還很遠(yuǎn)。

初步生產(chǎn)設(shè)計側(cè)重于產(chǎn)品的組件生產(chǎn)、成本、利潤率、性能、功能、開發(fā)可行性和可制造性。

您可以使用初步生產(chǎn)設(shè)計來估算產(chǎn)品每個項目的成本。 準(zhǔn)確了解開發(fā)、原型制作、編程、認(rèn)證、擴展和制造的成本非常重要。

初步生產(chǎn)設(shè)計將回答以下問題。 我的產(chǎn)品開發(fā)可行嗎？ 我能負(fù)擔(dān)得起開發(fā)這個產(chǎn)品嗎？ 開發(fā)產(chǎn)品需要多長時間？ 我可以批量生產(chǎn)產(chǎn)品嗎？ 我能賺錢嗎？

很多創(chuàng)業(yè)者錯誤地跳過了前期的生產(chǎn)設(shè)計步驟，直接跳進了設(shè)計示意圖。

這樣，您最終可能會發(fā)現(xiàn)您花費了所有這些努力和來之不易的錢來購買無法負(fù)擔(dān)開發(fā)、制造或最重要的是無法盈利的產(chǎn)品。

步驟 1A – 系統(tǒng)框圖

在創(chuàng)建初步生產(chǎn)設(shè)計時，應(yīng)首先定義系統(tǒng)級框圖。 該圖詳細(xì)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(shù)產(chǎn)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(chuàng)建系統(tǒng)框圖，您可以輕松識別所需串口的類型和數(shù)量。 這是為產(chǎn)品選擇合適的微控制器的重要的第一步。

步驟 1B – 選擇生產(chǎn)組件

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

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

一旦達到更高的產(chǎn)量，您將能夠通過直接從制造商處購買一些組件來節(jié)省資金。

步驟 1C – 估算生產(chǎn)成本

現(xiàn)在您應(yīng)該估算產(chǎn)品的生產(chǎn)成本（或銷售成本 – COGS）。 盡快了解制造產(chǎn)品的成本很重要。

您需要了解產(chǎn)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(chǎn)組件肯定會對制造成本產(chǎn)生重大影響。

但要獲得準(zhǔn)確的制造成本估算，您還必須包括 PCB 組裝、最終產(chǎn)品組裝、產(chǎn)品測試、零售包裝、報廢率、退貨、物流、關(guān)稅和倉儲成本。

第 2 步 – 設(shè)計原理圖

現(xiàn)在是根據(jù)您在步驟 1 中創(chuàng)建的系統(tǒng)框圖設(shè)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(tǒng)框圖主要關(guān)注更高層次的產(chǎn)品功能，但原理圖只涉及一些小細(xì)節(jié)。

原理圖中元件的引腳編號不正確等簡單問題可能會導(dǎo)致功能完全缺失。

在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)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(shè)計軟件創(chuàng)建原理圖并幫助確保它們沒有錯誤。

第 3 步 – 設(shè)計印刷電路板 (PCB)

完成原理圖后，您現(xiàn)在將設(shè)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(zhì)上講，系統(tǒng)框圖和電路原理圖的開發(fā)主要是概念性的。 PCB設(shè)計是一個非常真實的世界。

使用用于創(chuàng)建原理圖的相同軟件來設(shè)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(shè)計規(guī)則，PCB與原理圖相符。

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

對于大多數(shù) PCB 設(shè)計，最關(guān)鍵的部分是電源布線、高速信號（晶體時鐘、地址/數(shù)據(jù)線等）和任何無線電路。