单导联心电原理图PCB设计记录

本文主要是介绍单导联心电原理图PCB设计记录，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、介绍

在电路设计过程中，首先需要完成原理图的设计，然后将原理图中的电路元件和连接路线布局在PCB板上，PCB板上的导线、元件和连接方式应与原理图中的电路对应。

本次项目中进行了心电单参的硬件设计，记录下原理图PCB设计过程以及遇到的问题和踩过的坑。

二、硬件需求确定

对于芯片的选型上想提一嘴，就是根据项目需求进行确定。比如本项目中对于ADC通道的需求不大，只需要一个最后的心电信号AD采样，其余的控制通过通用IO口都可以实现了，同时因为有蓝牙模块和串口通信模块，因此需要至少两对USART通道。此外没有对iic或是spi通信方面的需求，因此只需要用到比较基础的芯片就可以了，所以选择这款GD32E230。

三、原理图绘制

原理图主要分为了三部分，分别是 ①最小系统 ②心电测量模拟电路部分 ③USB模块

1、GD32E230C8T6 最小系统

2、信号采集模拟电路部分

非常经典的运放跟随加仪器仪表放大电路，跟上二级放大滤波，此外还有一些额外部分，参考自《现代医学电子仪器设计》。

3、USB模块

所以的这些电路模块都是用的经典的芯片，如CH340和蓝牙模块等，他们都有自己的数据手册推荐电路，只需要参考搭建就可以了。注意USB这里布线的时候交叉线很多，建议上面一个地，下面一个地，减少交叉，否则很容易不小心挪动线就打了点，把vbus直接接地了，错误示范如下

实际上这样的分类是不太合理的，因为5V转-5V是心电测量中的特殊需要，并不是构成最小系统的必要成分，反而应该将通信下载模块放进第一幅原理图中比较合理。

这里补上一份对于通信下载模块和一键下载的区别：

四、PCB绘制

原理图确认无误后导入PCB中，定义规则并确定板框大小后开始布局布线。

在PCB设计中，按模块布局是一种常见的布局方式，其主要思想是将整个电路板分成若干个模块，每个模块包含一个或多个电路器件或功能模块。采用按模块布局的方式可以使得整个电路板的设计更加易于理解和管理，同时还可以提高电路板的布局效率和设计质量。

在原理图设计中，我们已经将各个模块明确分割并通过网络连接了，因此PCB布局依照模块来划分就很方便，原理图中选中某一模块，T+S 到PCB工程中，即选中该模块元件，开始布局。

1、布局注意事项

① 插座接口的放置。一般放在最边边，方便插线，修改前后如下：

② 晶振的放置。滤波电容要最靠近芯片引脚，晶振靠近电容放，这样目的是保证时钟线尽量短且笔直，信号失真度达到最小。一般比较喜欢下面这种形式。

什么是晶振？晶振在PCB板上如何布局？全是精髓！ - 知乎晶振是数字电路设计中关键先生，通常在电路设计当中，晶振都当作数字电路中的心脏部分，数字电路的所有工作都离不开时钟信号，而恰好晶振便是直接控制整个系统正常启动的那个关键按钮，可以说要是有数字电路设计的…https://zhuanlan.zhihu.com/p/582420804 ③ 去耦电容的放置。每一颗芯片的电源引脚都必须要有去耦电容（原理图中体现），并且去耦电容要尽可能靠近电源引脚（PCB中体现），目的是减小寄生电感，获得更好的去耦效果。

④ 蓝牙的放置。蓝牙模块尽量放在板子边边，天线要突出去，并且远离主控和其他芯片，升压模块，减少干扰

⑤ 信号模块，电源模块的布局。布局要注意将模块尽量靠近摆放，以避免走线过长带来的信号延迟，信号衰减、失真、受干扰等问题。比如从usb开始的电源转换模块就可以放得更近，电源走线会更短。

2、布线注意事项

① 布线顺序。PCB走线应该从重要的器件和信号开始，按照信号传输方向和电流流动方向进行规划，避免尖锐的拐角和直线走线，避免打孔。然后再布电源线（因为电源线较粗），且电源质量不好，测得的信号也难好。地线最后再布，毕竟最后整块板都要覆铜（GND），有趣的是反而可以在没覆到铜的地方手动打GND过孔以实现区域覆铜。