Langsung Ke:
Pembumian adalah konsep penting untuk sirkuit elektronik apa pun dan sistem apa pun yang berhubungan dengan arus listrik. Segala sesuatu mulai dari jaringan listrik hingga rumah hingga papan sirkuit tercetak (PCB) memiliki ground. PCB sangat penting untuk berfungsinya hampir semua elektronik, dan setiap PCB membutuhkan ground yang tepat agar berfungsi dengan benar.
Orang menggunakan istilah tanah untuk menggambarkan berbagai konsep. Dalam artikel ini, kita akan membahas konsep-konsep ini, pentingnya ground pada PCB dan berbagai metode yang dapat digunakan untuk grounding pada PCB.
Bidang tanah pada papan sirkuit tercetak adalah badan konduktor yang bertindak sebagai simpul tegangan potensial yang berubah-ubah dan arus listrik yang kembali normal. Ini adalah titik referensi nol atau nol volt. Tanah adalah referensi yang menjadi dasar sinyal.
Dalam elektronika, ground adalah nama yang diberikan pada titik tertentu dalam rangkaian. Dalam rangkaian dengan satu baterai dengan terminal positif dan negatif, terminal negatif biasanya disebut ground.
Beberapa sirkuit memiliki koneksi yang disebut positif, negatif dan ground. Dalam kasus ini, ground adalah titik tengah antara terminal negatif dan positif yang diukur dalam tegangan. Jika tegangannya sembilan, bidang tanah akan menjadi 4,5 volt. Namun, Anda akan memanggil ground zero, terminal positif 4,5 volt dan terminal negatif -4,5 volt. Anda dapat melakukan ini karena tegangan adalah pengukuran antara dua titik, dan masih ada selisih sembilan antara 4,5 dan -4,5.
Penggunaan teknik grounding yang tidak tepat dapat secara dramatis mengurangi kinerja sistem. Anda harus mengelola berbagai aspek pembumian termasuk mengendalikan pembumian palsu dan tegangan balik sinyal, yang dapat memperburuk kinerja. Kopling sinyal eksternal, arus umum, dan masalah lain dapat menyebabkan tegangan ini. Merutekan dan mengukur konduktor dengan benar, menggunakan penanganan sinyal diferensial, dan menggunakan teknik isolasi tanah membantu mengontrol voltase yang tidak diinginkan ini.
Ada juga pertimbangan khusus saat bekerja di lingkungan analog dan digital sinyal campuran. Pembumian dapat membantu meminimalkan kebisingan saat bekerja dengan sinyal yang memiliki rentang dinamis yang luas.
Ada berbagai jenis node yang disebut ground termasuk floating ground, virtual ground, dan earth ground.
Karena arde arde dan arde sasis memiliki fungsi yang sama, istilah ini sering digunakan secara bergantian bersama dengan istilah arde keselamatan.
Ketika datang ke grounding PCB, tidak ada pendekatan satu ukuran untuk semua. Untuk menentukan cara terbaik untuk membumikan sistem, Anda perlu memahami cara arus di dalamnya mengalir. Namun, ada berbagai metode untuk dipilih dan beberapa tip untuk praktik grounding terbaik yang berlaku di sebagian besar sistem. Untuk menentukan pendekatan yang sesuai untuk papan Anda, Anda harus memastikan bahwa Anda memahami desain papan dan mungkin perlu mencoba beberapa teknik.
Minta Penawaran Gratis
Ada berbagai teknik yang dapat digunakan untuk membumikan PCB. Berikut ini adalah beberapa pendekatan yang paling umum digunakan saat ini.
Salah satu teknik umum adalah dengan menggunakan bidang tanah, yang merupakan sepotong besar tembaga pada PCB. Biasanya, produsen PCB akan mencakup semua area yang tidak memiliki komponen atau jejak di atasnya dengan bidang dasar tembaga.
Pada papan dua lapis, aturan bidang dasar PCB standar menunjukkan bahwa bidang dasar harus ditempatkan di lapisan bawah papan, sedangkan komponen dan jejak sinyal berada di lapisan atas.
Sebaiknya hindari membuat cincin bahan konduktif yang dibentuk oleh bidang dasar, karena hal ini membuat bidang dasar lebih rentan terhadap interferensi elektromagnetik (EMI). Cincin konduktif ini bertindak sebagai induktor, dan medan magnet luar dapat menyebabkan arus listrik yang disebut ground loop. Anda mungkin berakhir dengan cincin konduktif jika menempatkan bidang tanah di atas seluruh lapisan bawah dan kemudian melepas bagian-bagian yang memiliki komponen elektronik. Untuk menghindari masalah ini, buatlah jejak sesingkat mungkin, dan setelah memetakannya, letakkan bidang dasar Anda sehingga seluruhnya berjalan di bawahnya. Anda mungkin perlu menyesuaikan tata letak jejak dan komponen untuk menghindari keharusan membuat cincin konduktif.
Bidang tanah juga sering berada di kedua sisi papan. Dalam beberapa kasus, bidang di sisi komponen dipertahankan pada tegangan suplai, dan bidang di sisi lain papan diarde. Bidang arde terhubung ke pin arde komponen dan konektor untuk menjaga tegangan arde pada tingkat yang sama melalui seluruh PCB.
Pada PCB dua lapis, Anda juga dapat menggunakan lebih dari satu bidang tanah. Setiap bidang harus terhubung ke catu daya satu per satu untuk menjaga bidang tetap terpisah dan mencegah terjadinya ground loop.
Jika ada bidang tanah di kedua sisi PCB, mereka akan dihubungkan melalui vias di banyak tempat berbeda di papan. Vias ini adalah lubang yang melewati papan dan menghubungkan kedua sisi satu sama lain. Mereka memungkinkan Anda untuk mengakses pesawat darat dari mana saja Anda bisa muat di via.
Menggunakan vias dapat membantu Anda menghindari loop tanah. Mereka menghubungkan komponen langsung ke titik arde, yang terhubung melalui impedansi rendah ke semua titik arde sirkuit lainnya. Mereka juga membantu mempersingkat waktu pengulangan.
Potongan tembaga, seperti bidang tanah, dapat beresonansi pada seperempat panjang gelombang frekuensi arus yang mengalir ke dalamnya. Menempatkan vias jahitan di sekitar bidang tanah pada interval tertentu dapat membantu untuk mengontrol ini. Aturan praktisnya adalah menempatkan ground vias pada seperdelapan panjang gelombang atau kurang. Ini berfungsi karena rintisan pada jejak baru mulai menjadi masalah pada seperdelapan panjang gelombang.
Untuk membuat vias, Anda mengebor lubang kecil melalui papan dan melewatkan kabel tembaga tipis melaluinya sebelum menyoldernya di setiap sisi untuk membentuk sambungan yang diperlukan.
Semua konektor dalam PCB harus terhubung ke ground. Dalam konektor, semua sinyal harus berjalan secara paralel. Karena itu, Anda harus memisahkan konektor menggunakan pin ground.
Setiap papan kemungkinan akan membutuhkan lebih dari satu pin konektor yang mengarah ke ground. Memiliki hanya satu pin dapat menyebabkan masalah dengan ketidakcocokan impedansi, yang dapat menyebabkan osilasi. Jika impedansi dari dua konduktor yang terhubung tidak cocok, arus yang mengalir di antara keduanya dapat memantul bolak-balik. Osilasi ini dapat mengubah kinerja sistem dan menyebabkannya tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Resistansi kontak setiap pin konektor rendah tetapi dapat meningkat seiring waktu. Untuk alasan ini, sangat ideal untuk menggunakan beberapa pin ground. Sekitar 30 hingga 40 persen pin dalam konektor PCB harus berupa pin ground.
Konektor datang dalam berbagai nada dan dapat memiliki jumlah baris pin yang berbeda. Pin konektor mungkin juga sejajar dengan permukaan PCB atau pada sudut yang tepat.
PCB berisi satu atau lebih chip sirkuit terintegrasi, yang membutuhkan daya untuk beroperasi. Chip ini memiliki pin suplai untuk menghubungkannya ke sumber daya eksternal. Mereka juga memiliki pin ground, yang menghubungkannya ke ground plane dari PCB. Di antara pin suplai dan ground, ada kapasitor decoupling, yang berfungsi untuk menghaluskan osilasi pada tegangan yang disuplai ke chip. Ujung berlawanan dari kapasitor decoupling terhubung ke ground plane.
Salah satu alasan utama penggunaan kapasitor decoupling terkait dengan fungsionalitas. Kapasitor decoupling dapat bertindak sebagai perangkat penyimpanan muatan. Ketika sirkuit terpadu (IC) membutuhkan arus tambahan, kapasitor decoupling dapat menyediakannya melalui jalur induktansi rendah. Karena itu, yang terbaik adalah menempatkan kapasitor decoupling dekat dengan pin daya IC.
Tujuan utama lainnya adalah untuk mengurangi kebisingan yang dimasukkan ke dalam pasangan power dan ground plane dan mengurangi EMI. Dua masalah utama dapat menyebabkan kebisingan ini. Salah satunya adalah kapasitor decoupling yang tidak memberikan arus yang memadai sehingga mengakibatkan penurunan tegangan pada pin daya IC untuk sementara. Yang lainnya adalah arus disengaja yang dikirim antara pesawat listrik dan pesawat darat menggunakan via dengan sinyal peralihan cepat.
Anda harus memilih penempatan dan jumlah kapasitor decoupling untuk desain berdasarkan dua fungsinya. Seringkali, mendistribusikan kapasitor di seluruh papan adalah pendekatan terbaik - coba letakkan beberapa di dekat ground IC dan pin daya untuk digunakan. Menggunakan nilai kapasitansi tertinggi juga dianjurkan, dan yang terbaik adalah menjaga semua kapasitor pada nilai yang sama. Anda mungkin juga ingin menggunakan kombinasi resistansi seri ekivalen tinggi (ESR) dan kapasitor normal.
Grounding adalah bagian penting dari setiap desain PCB. Semua desain PCB harus mengikuti praktik grounding tertentu. Berikut adalah beberapa tips yang perlu diingat saat melakukan grounding.
Pastikan tidak ada dalam tata letak PCB Anda di unattached. Dianjurkan untuk mengisi ruang terbuka dengan tembaga dan vias yang terhubung ke pelat ground Anda. Dengan melakukannya, Anda memastikan bahwa ada jalur terstruktur yang memungkinkan semua sinyal Anda mencapai ground secara efisien.
Jika Anda memiliki lapisan tanah khusus, seperti yang dilakukan oleh banyak papan empat lapisan, pastikan tidak ada jejak rute di atasnya. Membagi lapisan tanah Anda dengan menambahkan jejak rute menciptakan loop arus tanah. Sebaliknya, pastikan bahwa lapisan tanah tetap utuh.
Setiap PCB harus memiliki satu titik di mana semua ground bersatu. Seringkali, ini adalah bingkai logam atau sasis produk. Itu juga bisa menjadi lapisan papan khusus. Titik tunggal ini sering disebut sebagai tanah bintang karena berbagai konduktor memanjang dari lokasi ini dalam pola yang agak menyerupai bintang. Dalam aplikasi sinyal campuran, mungkin ada catu daya analog dan digital terpisah yang memiliki ground analog dan digital terpisah yang bertemu di titik bintang.
Yang terbaik adalah meminimalkan jumlah vias di sepanjang jalur darat Anda dan mengirim arde komponen selangsung mungkin ke bidang dasar. Menambahkan vias tambahan ke papan menciptakan impedansi lebih lanjut. Pertimbangan ini sangat penting untuk arus transien cepat yang dapat menyebabkan jalur impedansi menjadi perbedaan tegangan.
Tanah harus dirancang sebelum perutean apa pun. Tanah adalah dasar untuk proses perutean, jadi penting untuk merancang tanah dengan benar. Jika ground dirancang dengan buruk, seluruh perangkat berisiko, sementara ini tidak terjadi jika satu sinyal tidak berfungsi seperti yang diharapkan.
Memahami di mana arus terjadi pada papan dapat membantu memastikan landasan yang tepat. Sangat penting untuk mempertimbangkan ke mana sinyal akan pergi serta jalur kembali yang akan diambilnya. Jalur pengiriman dan pengembalian sinyal memiliki arus yang sama, dan ini dapat memengaruhi pantulan tanah dan stabilitas daya.
Dalam sistem multi-papan, saat mengirim koneksi arde antar papan, penting untuk merencanakan varians dinamis. Ini sangat penting ketika berhadapan dengan aplikasi yang membutuhkan kabel jarak jauh. Isolator optik, sinyal diferensial tegangan rendah, dan choke mode umum dapat membantu menjaga variasi tetap terkendali.
Ketika berhadapan dengan sinyal analog dan digital bersama-sama, Anda harus berhati-hati dalam perencanaan Anda. Bagian analog papan harus tetap terisolasi, termasuk konverter analog-ke-digital (ADC) dan konverter digital-ke-analog. Anda dapat mengikat arde ADC kembali ke titik arde bersama tempat Anda dapat meneruskan sinyal digital ke bagian lain dari PCB.
Pentanahan yang tepat merupakan pertimbangan penting untuk semua PCB. Seringkali ada kebingungan seputar konsep ini, dan implementasinya bisa jadi sulit. Memastikan bahwa Anda memahami aliran arus dalam desain Anda, dan menerapkan beberapa praktik dan teknik yang dijelaskan dalam artikel ini dapat membantu.
Bermitra dengan pemasok PCB berpengalaman seperti Sirkuit Milenium juga dapat membantu. Kami dapat membantu memastikan bahwa Anda menerima PCB yang menggunakan teknik pengardean yang tepat untuk aplikasi Anda. Hubungi kami jika ada pertanyaan atau bantuan untuk menemukan PCB yang sempurna untuk proyek Anda berikutnya. Minta penawaran cepat untuk memulai hari ini.
Minta Penawaran Gratis
Teknologi Industri
Orang sering menerima begitu saja betapa kompleksnya struktur papan sirkuit tercetak. Karena kami menggunakan PCB untuk area aplikasi yang berbeda, masing-masing membutuhkan bahan tertentu. Laminasi adalah bahan penting. Pabrikan menggunakannya untuk mengembangkan dan membuat PCB. Jadi, penting untu
Tidak diragukan lagi, sebagian besar proyek teknik biasa menggunakan desain PCB standar. Juga, PCB tradisional tidak dapat bekerja untuk semuanya. Jadi, jika Anda berurusan dengan aplikasi tingkat lanjut, Anda memerlukan PCB berkecepatan tinggi. Namun, merancang PCB berkecepatan tinggi bisa jadi ru
Papan sirkuit tercetak, juga dikenal sebagai PCB, membentuk inti dari setiap bagian elektronik saat ini. Komponen hijau kecil ini sangat penting untuk peralatan sehari-hari dan mesin industri. Desain dan tata letak PCB merupakan komponen penting dari fungsi produk apa pun - inilah yang menentukan ke
Timbal adalah logam tahan air yang mudah meleleh dan kurang rentan terhadap korosi, menjadikannya pilihan ideal untuk banyak proyek pengelasan. Meskipun timbal sering digunakan untuk suku cadang dan pipa mobil, timbal sangat beracun jika tidak ditangani dengan benar. Lakukan tindakan pencegahan den
