電子製品設計のための PCB 設計ステップ ガイドの共有

電子製品設計のための PCB 設計ステップ ガイドの共有

電子製品設計の開発は、予備生産設計、回路図、PCB レイアウト、最終 BOM、プロトタイプ、テストとプログラム、および最終認証の 7 つのステップに分けることができます。

ステップ 1 – 予備生産設計を作成する

新しい電子ハードウェア製品を開発するときは、まず予備的な生産設計を行う必要があります。 概念実証 (POC) プロトタイプと混同しないでください。

通常、POC プロトタイプは開発スイートを使用して構築されます。 場合によっては、製品コンセプトが必要な問題を解決できることを証明するのに役立ちます. しかし、POC プロトタイプは製品設計とはほど遠いものです。

予備生産設計は、製品の部品生産、コスト、利益率、性能、機能、開発の実現可能性、および製品の製造可能性に焦点を当てています。

予備生産設計を使用して、製品の各アイテムのコストを見積もることができます。 開発、プロトタイピング、プログラミング、認定、拡張、および製造のコストを正確に把握することが重要です。

予備生産設計は、次の質問に答えます。 私の製品は開発可能ですか？ この製品を開発する余裕はありますか? 製品の開発にはどのくらいの期間がかかりますか? 製品の量産はできますか？ お金を稼ぐことはできますか？

多くの起業家は、誤って予備的な生産設計ステップをスキップして、設計の概略図に直接飛び込みます。

このようにして、開発、製造、または最も重要なことに、利益を上げて販売するのに手頃な価格ではない製品を購入するために、これらすべての努力と苦労して獲得したお金を最終的に費やすことに気付くかもしれません.

ステップ 1A – システムのブロック図

予備生産設計を作成するときは、システム レベルのブロック図を最初に定義する必要があります。 この図は、各電子機能とすべての機能コンポーネントがどのように相互接続されているかを示しています。

ほとんどの製品は、さまざまなコンポーネント (ディスプレイ、センサー、メモリなど) を備えたマイクロコントローラーまたはマイクロプロセッサを必要とし、さまざまなシリアル ポートを介してマイクロコントローラーに接続されます。

システム ブロック図を作成すると、必要なシリアル ポートの種類と数を簡単に特定できます。 これは、製品に適したマイクロコントローラを選択するための重要な最初のステップです。

ステップ 1B – 生産コンポーネントの選択

次に、必要な機能と製品の目標小売価格に基づいて、マイクロチップ、センサー、ディスプレイ、コネクタなどのさまざまな生産コンポーネントを選択する必要があります。 その後、予備部品表 (BOM) を作成できます。

ほとんどの電子部品を購入できます (プロトタイプ作成および初期テスト用)、または数千個まで購入できます (少量生産用)。

より高い出力に達したら、メーカーから直接いくつかのコンポーネントを購入することでお金を節約できます.

ステップ 1C – 生産コストの見積もり

ここで、製品の生産コスト (または売上原価 – COGS) を見積もる必要があります。 製品の製造コストをできるだけ早く把握することが重要です。

最良の販売価格、在庫コスト、そして最も重要な利益を決定するには、製品製造の単価を知る必要があります。

選択する生産コンポーネントは、確かに製造コストに大きな影響を与えます。

ただし、正確な製造コストの見積もりを得るには、PCB アセンブリ、最終製品のアセンブリ、製品テスト、小売パッケージ、スクラップ率、返品、ロジスティクス、関税、および倉庫のコストも含める必要があります。

ステップ 2 – 回路図の設計

手順 1 で作成したシステム ブロック図に従って、回路図を設計します。

この図は、マイクロチップから抵抗器までの各コンポーネントがどのように接続されているかを示しています。 システム ブロック ダイアグラムは主に高レベルの製品機能に焦点を当てていますが、回路図にはいくつかの細かい部分しか含まれていません。

回路図のコンポーネントのピン番号が間違っているなどの単純な問題が原因で、機能が完全に失われる可能性があります。

ほとんどの場合、システム ブロック図の各モジュールには個別のサブ回路が必要です。 これらの異なるサブ回路は、完全な回路図を形成するために一緒に接続されます。

特殊な電子設計ソフトウェアを使用して回路図を作成し、エラーがないことを確認してください。

ステップ 3 – プリント回路基板 (PCB) を設計する

回路図が完成したら、プリント回路基板 (PCB) を設計します。 PCB は、すべての電子部品を保持して接続する物理的な基板です。

基本的に、システムのブロック図と回路図の開発は主に概念的なものです。 PCB 設計は非常に現実的な世界です。

回路図の作成に使用したのと同じソフトウェアを使用して、PCB を設計します。 このソフトウェアには、PCB レイアウトが使用される PCB プロセスのデザイン ルールに準拠していること、および PCB が回路図と一致していることを確認するためのさまざまな検証ツールがあります。

一般に、製品が小さいほど、コンポーネントのパッケージが密になり、PCB レイアウトの作成に時間がかかります。 製品が大量の電力をルーティングしたり、ワイヤレス接続を提供したりする場合、PCB レイアウトは特に重要で時間がかかります。

ほとんどの PCB 設計で最も重要な部分は、電源配線、高速信号 (水晶クロック、アドレス/データ ラインなど)、およびワイヤレス回路です。