在電子產品技術開發的過程中,經驗豐富的工程師也難免會踏入一些常見的陷阱。這些錯誤不僅可能影響產品性能、可靠性和成本,甚至可能導致項目延期或失敗。基于行業實踐與教訓,本文了電子工程師在產品設計中常犯的20個錯誤,并提供相應的規避思路,旨在幫助開發者打造更出色的產品。
- 忽視系統級EMC/EMI設計:將電磁兼容性視為后期“修補”問題,而非從原理圖、PCB布局之初就進行規劃,導致產品無法通過認證或干擾嚴重。
- 電源設計過于理想化:未充分考慮電源網絡的噪聲、紋波、瞬態響應及上電時序,導致系統不穩定或器件損壞。
- PCB布局布線的隨意性:高頻信號線未考慮阻抗匹配與回流路徑;數字與模擬區域隔離不清;電源通道過細。
- 地平面處理不當:采用“遍地開花”的接地方式,未區分數字地、模擬地、功率地,或地平面分割不合理,形成地彈噪聲。
- 忽視去耦電容的布局與選型:未在IC電源引腳附近放置合適容值、類型(如高頻低ESL電容)的去耦電容,或布局路徑過長,失去濾波作用。
- 散熱設計考慮不足:對高功耗器件熱耗散估算錯誤,未預留足夠散熱面積或風道,導致產品過熱降頻或壽命縮短。
- 器件選型“唯參數論”:僅關注器件的理想參數(如精度、帶寬),而忽略其實際工作溫度范圍、長期穩定性、供貨周期及成本。
- 未預留足夠的測試點與調試接口:PCB上未引出關鍵信號測試點,或未預留UART/JTAG等調試接口,給后期調試與生產測試帶來巨大困難。
- 信號完整性(SI)與電源完整性(PI)的忽視:對高速信號未做仿真分析,導致信號邊沿退化、過沖、振鈴等問題。
- 盲目追求高性能器件:在非關鍵路徑使用過高性能或精度的器件,徒增成本與設計復雜度,而未進行性價比優化。
- 軟件與硬件協同設計脫節:硬件設計未充分考慮軟件驅動、算法的實現難度與資源需求,導致軟硬件集成時出現瓶頸。
- 忽略可制造性設計(DFM):PCB封裝與實物不符;元件布局過密影響焊接;未考慮板廠工藝能力,導致良率低下。
- 復位與看門狗電路設計缺陷:復位電路抗干擾能力差,或看門狗復位邏輯不完善,導致系統在復雜環境中“死機”無法恢復。
- 接口防護不到位:對外接口(如USB、以太網、RS-485)缺乏必要的ESD、浪涌、過壓過流保護電路,產品易受外部損壞。
- 對時鐘電路的重視不足:時鐘晶振布局靠近干擾源或發熱源,未做包地處理,導致時鐘抖動大,系統時序錯亂。
- 未進行充分的極限與容差分析:未考慮器件參數在最差情況(Worst-Case)下的偏差,以及電源電壓、溫度漂移的疊加影響。
- 文檔與版本管理混亂:原理圖、PCB、BOM表、設計說明等文檔更新不同步,版本混亂,為后續維護與升級埋下隱患。
- 忽視安規與認證要求:在設計初期未研究目標市場的安全規范(如UL、CE),導致后期為滿足爬電距離、絕緣要求而大面積改板。
- 低估了靜電放電(ESD)的風險:僅在接口處做防護,忽視了人體接觸的殼體、按鍵等處的ESD設計,導致內部電路受損。
- 缺乏設計復盤與經驗沉淀:項目完成后未系統設計得失,同樣的錯誤可能在未來的項目中重復出現。
與建議:
優秀的電子設計不僅是電路功能的實現,更是一個在性能、成本、可靠性、可制造性與開發周期之間尋求最佳平衡的系統工程。規避上述常見錯誤,要求工程師建立系統化思維,遵循嚴謹的設計流程,充分利用仿真工具,并高度重視設計評審與測試驗證。養成持續學習與的習慣,將每一次“踩坑”轉化為團隊的知識資產,是提升個人與團隊設計能力的關鍵路徑。