這是來自SparkFun上的一篇文章，作者 HAILEYASAURUS，在此也附上英文的原文地址，供大家閱讀。

當開發和銷售一個新的電子硬件產品時，經常會由于一些錯誤，浪費了你大量的資金，延誤了上市的時間。本文分享了一些在開發新電子產品時最常見的錯誤，包括電子產品設計的技術錯誤和塑料外殼設計的可制造性方面的錯誤；以及一些初次開發和創業的人經常犯的更普遍的產品開發錯誤。

1. 沒有為“制造”而設計

人們往往會低估開發一種新的物理產品的復雜性，他們更低估了制造它的復雜性。對于許多產品來說，啟動生產和運行所需的時間幾乎與開發產品所需的時間一樣久，有時甚至更久。為制造設置的成本也可能與所有開發成本一樣高，甚至更高。在整個產品設計過程中，可制造性是首要考慮因素。這個過程被稱為“可制造性設計”（Design-For-Manufacturing， DFM）。沒有什么比設計一款無法有效生產的產品更能阻礙你進入市場。

舊的思維方式是，工程師開發出產品，然后把它交給制造商（或大公司的制造部門），后者會想出如何實際生產它，工程和制造業之間幾乎沒有互動。但這是一種可怕的開發產品的方式，這就是為什么成功的公司都放棄了這個過程。開發一款產品時最好從一開始就考慮到生產。例如，一個簡單的設計更改可能會對使產品更容易、更快地生產產生巨大的影響。對于大多數產品來說，兩個主要的可制造性要求是電子器件設計為可測試性、外殼設計為注塑成型。

2. 不正確的無線電路設計

如果產品具有任何無線功能，則任何射頻部分的PCB布局都是非常關鍵的。不幸的是，錯誤的次數多于正確的次數，所以請仔細觀察。例如，為了在收發機（發射機/接收機）和天線之間實現最大功率傳輸，它們的阻抗必須匹配。這意味著需要做兩件事。

首先，必須有一條合適的傳輸線連接天線和收發器，這種傳輸線是在PCB上制作的，專門用于傳輸微波（高頻無線電波）。在PCB設計中有兩種常見的傳輸線： 微帶和共面波導。微帶是一種導電帶，由介電層與它下面的接地面隔開。共面波導與微帶相似，不同之處在于它在同一層上，在導電帶的旁邊增加了另一個接地面。

在這兩種形式中，共面波導是最常用的。在大多數情況下，傳輸線需要設計為50歐姆阻抗，以讓天線達到最大的傳輸功率。不要把這個阻抗規格與線路的簡單電阻混淆。50歐姆阻抗是指傳輸線到周圍接地面的復阻抗。傳輸線的尺寸可以采用一些免費的工具來計算。

除了使用50歐姆的傳輸線外，通常還需要添加某些類型的LC匹配電路，如pi網絡。這允許微調天線阻抗的最佳匹配和最大的功率傳輸。

避免這些復雜性以及降低產品認證成本的最佳方法之一，是為任何無線功能使用預先認證的模塊。

對于大多數無線功能，有兩種通用的設計策略： 使用適當的微芯片自定義構建自己的電路，或使用具有已驗證功能的預先認證的模塊。設計您自己的無線射頻電路是非常復雜的。事實上，為了讓你的設計達到“適當”，它可能是最復雜的電路類型。老實說，很有可能做得不對。你需要多次原型迭代才能得到正確的結果。定制設計的另一個缺點是，它將增加至少1萬美元的FCC認證成本。使用模塊可能會降低你的利潤率，但最大化利潤率絕不應該是你的首要任務。

是的，你需要事先了解，一旦你大規模生產，你的利潤率是多少。但剛開始時，你的首要任務應該是降低市場成本，而不是最大化利潤。晚些時候才會獲利。

蘇老師：在無線設計中最好使用現成的、已經經過認證的無線模塊，比如樂新的ESP32系列的WiFi/BLE模塊等，能幫助你大大縮短產品上市的時間。

3 。等待太久才估算制造成本

這是一個大問題。成功的科技公司總是在開始全面開發之前就知道產品的生產成本。否則，他們怎么知道產品值得開發？

如果你不是一家市值10億美元的科技公司，那么你很有可能首先讓你的產品得到完整的設計。一旦你有了最終的原型，你就準備開始制造了，然后你就會最終估計產品的制造成本。但是，如果你發現你的產品的生產成本比你預期的要高，會發生什么呢？ 你可以提高銷售價格目標，但這顯然會產生負面影響。

你們還可以重新設計以降低制造成本。但如果一開始就設計好它不是更有意義嗎？ 出于可以理解的原因，很多人認為你必須完全開發一個產品，才能準確計算制造成本。那絕對不是真的。有了正確的經驗，就有可能準確估計任何產品的制造成本。這可能發生在任何PCB布局或3D建模之前。

4. 高電流PCB痕跡寬度不足

如果一個PCB走線將有超過大約500毫安的電流流過它，那么最小寬度允許的走線可能是不夠的。PCB走線所需的寬度取決于幾個因素，包括走線的厚度（銅的重量），以及走線是在內部還是表面層上。對于相同的厚度，在相同的寬度下，外層走線可以攜帶比內部層走線更多的電流，因為外部走線有更好的空氣流動，允許更好的散熱。

厚度取決于有多少銅被用于導電層。大多數PCB制造商允許您從0.5 oz/sq.ft到大約2.5 oz/sq.ft之間的銅重選擇。如果您愿意，您可以將銅重量轉換為厚度測量，如密耳（mils）。當計算PCB導線的載流能力時，必須指定該導線的允許溫升。一般來說，10攝氏度的升溫是一個安全的選擇，但如果你需要擠壓更多的走線寬度，你可以使用20攝氏度或更高的允許升溫。雖然走線寬度的計算相當簡單，但我通常建議使用走線寬度計算器。

蘇老師：PCB布線中的幾要素之一：電源線足夠的承載能力，就像運輸線路生的車道，在KiCad設計中有計算器可以計算線寬

5. 沒有設計審核

如果你在制作原型前沒有得到獨立的設計評估，那你可能就是在浪費錢。不管工程師有多優秀，沒有人是完美的，所有的工程師都會犯錯。制作定制的原型（無論是電子電路板還是產品外殼）并不便宜。你需要的原型迭代越多，總成本就越高。開發和將產品推向市場也需要更長的時間。

減少原型迭代次數的最佳方法之一是獲得其他人的意見，即設計審查。成功的科技公司總是要求他們的工程師進行設計評審，以尋求盡可能多的其他工程師的反饋。不幸的是，許多創業者、初創公司和小公司都錯誤地完全跳過了這一關鍵步驟。如果你有足夠的技能自己審查設計，那就沒問題。但如果你有這些技能，你可能只需要自己完成設計。

6. 不正確使用去耦電容器

關鍵部件需要一個干凈、穩定的電壓源。在這方面，去耦電容被放置在電源軌道上。然而，為了使去耦電容器工作得最好，它們必須盡可能接近需要穩定電壓的引腳。來自電源的電源線需要合適的布線，以便在到達需要穩定電壓的引腳之前先得到電容的去耦。

另外，將電源穩壓器的輸出電容盡可能地靠近穩壓器的輸出管腳也是至關重要的。這對于優化穩定性是必要的（所有的調節器使用一個反饋回路，如果沒有適當的穩定就會發生振蕩），它還能改善瞬態響應。

7. 產品外殼不可制造

你已經花費了所有的時間和金錢來讓你的產品外殼的設計看起來恰到好處。對你來說，它就像一件藝術品，這需要一大堆3d打印的原型來完善它的外觀和功能。你終于有了完美的原型！ 現在你只需要找到一個制造商來批量生產它們，你就可以開始了。對吧？ 如果我告訴你，你的外殼設計是無用的，你需要重新做整個事情，你會怎么做？ 這聽起來很可怕，但這是很常見的事情。

3D打印是非常寬容的。你可以設計和打印任何你想象的東西。但3D打印只能用于生產一些原型。高壓注射成型是一種用于大批量生產塑料零件的技術。不幸的是，注射成型一點也不寬容。這是一項有許多必須嚴格遵循的設計規則的技術。這些規則可能是如此重要、如此有限，以至于需要重新設計，只是為了使外殼可制造。在設計產品外殼時，一定要從一開始就考慮注塑的要求。

8. 錯誤的PCB封裝

所有的PCB設計軟件工具都包含了常用的電子元器件庫，這些庫包括原理圖的符號和PCB的封裝模式。只要您堅持使用這些庫中的元器件，一切都是好的。當您使用不在包含的庫中的元器件時，問題就開始了。這意味著工程師必須手動繪制原理圖符號和PCB封裝。

在畫封裝時很容易出錯。例如，如果你畫的針腳間距偏差哪怕一毫米的幾分之一，也有可能導致這個元器件無法焊接。避免這個錯誤的一個最簡單的辦法就是以1:1的比例打印PCB的布局，然后將事先購買的所有的元器件（主要是芯片和連接器）的樣品，手動放置在打印出來的PCB布局圖上。這可以讓你非常迅速地驗證所有的封裝是否正確。

蘇老師：越來越多的網絡渠道可以獲得經過驗證的元器件庫，比如開源的項目、原廠提供的下載鏈接、三大元器件庫平臺提供的庫資源，利用好這些資源會有效提升自己的設計效率，并降低設計風險。

9 。 PCB設計不可制造或太昂貴

過孔是PCB上的一個導電孔，用來連接來自不同層的信號。最常見的過孔類型是通孔，因為它貫穿電路板的所有層。這意味著，即使你只想連接從層1到層2的走線，所有其它層也將通過這個通孔。這可能會導致板的尺寸增加，因為通孔減少了甚至不使用通孔的層上的走線空間。另一方面，“盲孔”連接外部層和內部層，而埋入的“埋孔”連接兩個內部層。然而，“盲孔”和“埋孔”對于它們可以用于連接的層有非常嚴格的限制。

我們太容易使用那些無法實際制造（或制作原型）的盲孔或埋孔了。要理解埋孔和盲孔的局限性，您必須了解PCB是如何疊層的。需要注意的是，即使你正確地使用它們，盲孔/埋孔也會大大增加原型板的成本。很多時候，它們的使用將使你的電路板成本增加一倍，盡管一旦你達到更高的產量，這種成本增加將不那么顯著。在幾乎所有情況下，最好避免使用埋入式和盲孔，除非您必須設計非常小的PCB。

10. 開關穩壓器PCB布局不正確

開關穩壓器通過臨時存儲能量，然后以受控的方式將其釋放到輸出，從而將一種電源電壓轉換為另一種電壓。所使用的儲能元件是電感器和電容器。與更簡單的線性穩壓器相比，開關穩壓器的效率較高、能源浪費較低。然而，開關穩壓器的使用則要復雜得多，使用開關穩壓器的最大復雜性是正確設計它們的PCB布局。

你不能隨機地把元器件擺放，然后把它們隨意地連接起來。使用開關穩壓器需要遵守嚴格的布局規則。幸運的是，幾乎所有的開關穩壓器的數據手冊里都包括一個討論正確布局的部分，并給出一個如何正確進行布局、布線的例子。

結論

上面只列了10條，其實有更多值得注意的地方。 最好的辦法是在你真正接觸到任何潛在的陷阱之前就知道它們。這樣你可以完全避免它們，或者至少在它們發生的時候做好更好的準備。

希望本文能幫助您消除這些潛在的錯誤。然而，避免這類錯誤的最好方法是與專家合作。最好從一開始就請一些必要的專家來指導你，這樣你就可以在陷入困境之前避免這些錯誤。至少，在投入大量資金進行原型或生產之前，你需要找到獨立的專家來審查你的設計。

編輯：jq