Трасування друкованої плати (PCB Layout) в KiCad — Високоплотний носимий гаджет (eMMC, BLE, STM32)

ТЗ на проектування та трасування друкованої плати (PCB Layout)

**Проект:** SHIELD V1.1 — Тактичний вузол присутності

**Середа розробки:** KiCad (версія 7 або 8)

**Тип завдання:** Високоплотна компоновка (High—Density Integrated Layout), трасування змішаних сигналів (Mixed—Signal PCB)

### 1. Глибоке розуміння завдання та фізики процесів

Ми створюємо не чергову побутову біжутерію або крокомір, а соматичний сопроцесор контролю адаптивного стану, що працює в рамках відкритого стандарту **ADN**. Головний виклик цього проекту — екстремальна мініатюризація в поєднанні з жорсткими вимогами до чистоти сигналів. Плата має фізичний розмір **50×40 мм** і монтується в герметичний полікарбонатний корпус товщиною всього **10 мм**.

Пристрій має безперервно реєструвати мікросоматику тіла, не допускаючи спотворення даних. Фізика процесу вимагає від інженера розуміння того, як сусідять високочастотні цифрові лінії, радіочастотний тракт і надчутливі аналогові сенсори. Будь-яка паразитна наводка, електромагнітний шум від імпульсного регулятора або вібрація силової частини, що потрапили на вимірювальний контур, перетворюють пристрій на безкорисний генератор шуму.

### 2. Компонентна база (BOM) та інтерфейси

Схема повністю верифікована, список з'єднань (Netlist) готовий. На платі 50×40 мм необхідно розмістити наступні вузли:

* **Обчислювальне ядро:** STM32U575 (високопродуктивний ультразнижувальний мікроконтролер, корпус LQFP100 / BGA).

* **Збір даних (Аналоговий контур):**

* Оптичний сенсор пульсової хвилі та HRV — MAX30102.

* 6—осевий інерційний модуль (акселерометр + гіроскоп) — BMI270.

* **Пам'ять (Високошвидкісний контур):** Локальне сховище ємністю 8 ГБ eMMC для безперервного ведення журналу подій та телеметрії.

* **Зв'язок (Радіочастотний контур):** Модуль / чіп BLE 5.2 з вбудованою або прецизійно розведеною на платі антеною (Trace Antenna).

* **Силова частина та тактильний відгук:**

* Лінійний вібромотор LRA (10 мм) для генерації тактильних патернів.

* Контур живлення: Li-Po акумулятор ємністю 600–800 мА·год, контролер зарядки, ланцюги захисту акумулятора.

* **Інтерфейси вводу-виводу:**

* Магнітний порт зарядки та передачі даних USB-C.

* Світлодіодний індикатор статусу роботи (RGB 0603).

### 3. Жорсткі правила трасування (Правила, що відсікають брак)

Щоб виключити будь-які питання в процесі роботи та зафіксувати технологічні межі, трасування має строго відповідати наступним критеріям:

#### Ізоляція аналогового контуру (PPG та IMU)

* Датчик MAX30102 має бути винесений на фізично ізольований острівець плати. Під ним і навколо нього не повинно бути жодних цифрових сигнальних ліній.

* Аналогове живлення датчиків (VDD_Ana) має бути повністю відфільтроване від цифрового за допомогою феритових фільтрів (Ferrite Beads) та блокувальних конденсаторів, розміщених максимально близько до пінів живлення чіпів.

* Аналогова земля має з'єднуватися з цифровою строго в одній точці (Star Ground).

#### Трасування eMMC (High-Speed Data)

* Лінії шини eMMC мають бути розведені з дотриманням правила вирівнювання довжин проводів (Length Matching) для виключення фазового зсуву сигналів.

* Хвильове опір цифрових ліній eMMC має строго контролюватися. Не допускаються прямі кути при розведенні — тільки закруглення або кути в 45 градусів.

* Навколо шини eMMC має бути забезпечений суцільний зворотний шлях струму (GND Plane) на сусідньому шарі.

#### Радіоконтур (BLE 5.2)

* Вихідний тракт антени має бути розрахований і розведений як мікрополоскова лінія з хвильовим опором строго 50 Ом.

* Зона під антеною та в безпосередній близькості від неї на всіх шарах плати має бути повністю очищена від міді (Keep-out zone) у строгій відповідності з даташитом виробника чіпа.

#### Силові лінії та тактильний відгук

* Токові доріжки від акумулятора до контролера живлення та до драйвера LRA-вібромотора мають мати збільшену ширину (розрахунок виходячи з пікового струму споживання вібромотора при старті тактильного патерну).

* Драйвер LRA-мотора та його силові обв'язки мають бути максимально віддалені від датчика BMI270, щоб мінімізувати паразитну парамагнітну та механічну інтерференцію під час вібраційного відгуку.

### 4. Вимоги до механіки та розміщення (Placement)

* Розмір плати — строго 50×40 мм. Допуск по контуру — не більше 0.1 мм.

* По кутах плати передбачені 4 кріпильних отвори під гвинти М2 з ізольованими зонами від металізації.

* Товщина плати — 1.2 мм або 1.6 мм (узгоджується за результатами розрахунку стека шарів під контрольований імпеданс).

* Оптичний датчик MAX30102 має бути спозиціонований на нижній стороні плати точно по центру наскрізного вікна корпусу для ідеального прилягання до тіла оператора.

* Зовнішня магнітна кліпса розташована близько до корпусу. Інженер зобов'язаний врахувати розташування постійних магнітів і зсунути датчик IMU (BMI270) у внутрішню безпечну зону плати, що виключає насичення магнетометра/гіроскопа.

### 5. Обсяг наданих результатів (Deliverables)

За підсумками виконання завдання виконавець зобов'язаний надати повний пакет вихідних файлів проекту:

1. Файли топології плати (.kicad_pcb) та принципової схеми (.kicad_sch), розроблені без використання сторонніх пропрієтарних плагінів автотрасування.

2. Повний комплект Gerber—файлів (RS-274X або X2) разом з файлами сверловки (Excellon) для відправки на виробництво.

3. Виробничі файли: відомість компонентів (BOM) та файл координат центрів компонентів (CPL / Pick and Place) для автоматичного SMD—монтажу.

4. Єдину, коректно зібрану 3D—модель друкованої плати у форматі STEP для інтеграції в загальну механику корпусу пристрою.

### 6. Фільтр для кандидатів (Відсікання дилетантів)

Якщо ви хочете взяти цей проект в роботу, будь ласка, почніть свій відгук зі слова **«ADN-Protocol»**. Це підтвердить, що ви уважно і повністю прочитали технічне завдання.

Відповідаючи на три конкретних інженерних питання:

1. Яку структуру шарів друкованої плати (Layer Stackup) ви пропонуєте для даної щільності компоновки (4 або 6 шарів) і чому?

2. Який метод ви будете використовувати для контролю хвильового опору (90 Ом для диференційних пар USB і 50 Ом для BLE)?

3. Наведіть приклади розроблених вами високоплотних плат (Wearables / IoT) з eMMC або BCI/PPG датчиками на борту. Скріни або посилання на портфоліо обов'язкові.

Шаблонні відгуки, скопійовані ботами або нейромережами без відповідей на питання, будуть автоматично відхилені. Нам потрібен практикуючий інженер, готовий видати безупречний промисловий результат з першої ревізії плати.