Biomedical Sensor · Analog Circuit · KiCad PCB

STM32F411 PPG Analog Front-End PCB

SFH7070 센서 2개·OPA2333 아날로그 회로·STM32F411을 통합한 2-layer PPG 보드. KiCad·Gerber·drill 파일.

KiCad 원본·제조 출력물

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STM32F411 PPG PCB

SFH7070 · OPA2333 · 2-layer

회로·PCB·Gerber 설계 상세

문제 정의

작은 광학 신호를 다루는 analog front-end와 MCU의 clock·digital interface를 한 PCB에서 배치하면서 전원과 return path를 관리하는 문제입니다.

Architecture

두 SFH7070 sensor → OPA2333 증폭·filter stage → STM32F411 ADC A0/A1 → UART, SWD debug와 8 MHz·32.768 kHz clock 지원.

Hardware · Software

KiCad
STM32F411RETx
SFH7070
OPA2333
SPX3819
SWD
UART
Gerber

Data Flow

Optical sensor → analog amplification·filter → MCU ADC → digital processing·UART, 5 V input → 3.3 V LDO → analog·digital rail.

Methodology

STM과 Analog hierarchical sheet로 기능 분리
analog input 주변 부품과 MCU·clock·connector placement 조정
copper·mask·paste·silkscreen·drill 파일을 한 제조 묶음으로 출력

Results

약 80.6 × 52.2 mm 2-layer PCB 구성
69 modules, 83 nets, 602 tracks와 56 plated holes 확인
KiCad 원본부터 Gerber·drill까지 제조 전달 자료 완성

구조와 결과 화면

STM32F411 MCU, 3.3 V regulator, 두 clock, SWD, UART와 A0·A1 입력을 연결한 control logic map — STM.sch에서 추출한 전원·clock·debug·통신 control logic

두 SFH7070 sensor와 입력 RC network, OPA2333 stage, STM32 A0·A1 ADC를 연결한 PPG analog front-end logic — Analog.sch에서 확인한 두 PPG channel의 sensor-to-ADC signal chain

KiCad PCB 원본에서 재현한 LQFP-64, SFH7070, SOIC-8와 SOT-23-5 footprint pad 배열 — MCU·sensor·op amp·LDO의 KiCad footprint/decal 구성

STM32F411, 8 MHz와 32.768 kHz clock, SWD·UART header와 LDO 배치를 확대한 PCB layout — MCU·clock·전원·debug interface 배치와 fan-out routing 확대

두 SFH7070 sensor와 세 OPA2333 package 주변 부품·routing을 확대한 analog front-end PCB layout — sensor·입력 network·active-filter stage를 모은 analog front-end 배치 확대

F.Cu copper, F.Mask opening과 F.SilkS reference를 실제 Gerber 파일에서 렌더링한 제조 layer 화면 — 제조 전달용 Gerber에서 직접 렌더링한 front copper·mask·silkscreen layer

ground copper와 via를 보여주는 STM32F411 PPG PCB 뒷면 — 신호 return path를 위한 bottom-side GND copper

내가 맡은 부분

STM32F411RETx 전원·clock·SWD·UART 회로 구성
두 SFH7070 입력과 OPA2333 기반 저잡음 analog signal path 배치
bottom GND plane과 2-layer routing 후 제조 파일 생성

코드와 결과

KiCad hierarchical schematic과 PCB 원본
front·back copper, mask, paste, silkscreen Gerber
PTH·NPTH drill과 Gerber job 파일

설계 조건·후속 과제

자료 범위: 회로·배선·제조 출력. 후속 계측: PPG 파형·SNR·필터 차단주파수·생체신호 정확도.

프로젝트 자료

Repository

두 SFH7070 센서의 광학 신호를 OPA2333 아날로그 회로에서 증폭·필터링해 STM32F411 ADC A0/A1에 입력한다. 5 V 입력·3.3 V LDO·8 MHz/32.768 kHz clock·SWD·UART와 하단 GND plane을 갖춘 2-layer 보드다.