Kuasai Tata Letak PCB: Panduan Langkah-demi-Langkah untuk Pemula
PCB, singkatan dari Printed Circuit Board, adalah platform dasar untuk menyimpan komponen elektronik untuk mencapai fungsi yang sesuai. Berdasarkan bahan substrat, PCB diproduksi sesuai file desain PCB dengan koneksi yang tercapai antara lapisan papan, papan dan komponen. Fungsi utama PCB terletak pada peran transmiter relay-nya dengan kontribusi penuh pada koneksi listrik antara semua bagian yang mengelilingi papan sirkuit. Oleh karena itu, PCB biasanya dianggap sebagai inti produk elektronik.
PCB harus diproduksi secara ketat sesuai file desain PCB termasuk file Gerber, file bor NC, file desain stencil dll. semuanya bersama-sama akan akhirnya menghasilkan PCB yang nyata. Artikel ini akan memberikan panduan cepat tentang tata letak PCB bagi pemula dalam perancangan PCB, mencakup isu-isu kunci mengenai desain dan tata letak PCB. Diharapkan artikel ini akan menjadi obat untuk insinyur pemula elektronik.
Apa itu Tata Letak PCB?
Tata letak PCB terutama berisi penempatan komponen pada papan, routing, lebar jejak, jarak jejak dll. Karena papan sirkuit diterapkan dalam hampir semua produk elektronik, PCB telah banyak diterapkan di bidang seperti elektronik konsumen, informasi, telekomunikasi, perawatan kesehatan bahkan penerbangan luar angkasa. Tata letak PCB memainkan peran penting dalam memengaruhi fungsi dan performa yang diharapkan mereka.
Dasar Tata Letak PCB
Dalam proses menggambar skematik dengan perangkat lunak perancangan PCB, penting untuk menguasai singkatan elektronik sejak awal karena tiga huruf pertama biasanya digunakan untuk mewakili istilah. Misalnya, RES berarti resistor; CAP berarti kapasitor; IND berarti induktor. Jadi, sangat penting untuk menguasai beberapa istilah elektronik: tegangan, arus, Ohm, Volt, Ampere, Watt, sirkuit, elemen sirkuit, resistansi, resistor, induktansi, induktor, kapasitansi, kapasitor, hukum Ohm, hukum Kirchhoff, hukum tegangan Kirchhoff (KVL), hukum arus Kirchhoff (KCL), loop, jaringan, jaringan dua terminal pasif, jaringan dua terminal aktif.
Isu yang Tidak Dapat Dihindari untuk Dipertimbangkan dalam Tata Letak PCB
• Jarak Minimum
Desain PCB harus memiliki kerangka dan jarak minimum antara garis kerangka dan pin komponen harus paling sedikit 2mm dan masuk akal untuk diatur menjadi 5mm.
• Penempatan Komponen
Secara dasar, ketika berkaitan dengan sistem sirkuit yang mengandung sirkuit digital dan sirkuit analog, mereka harus dipisahkan untuk membuat sistem secara sistematis terhubung ke sirkuit yang termasuk dalam kategori yang sama. Selain itu, komponen harus ditempatkan sesuai arah aliran sinyal, fungsi, dan modul.
Unit pemrosesan sinyal masukan dan komponen pengemudi sinyal keluaran harus ditempatkan di dekat sisi papan untuk membuat garis sinyal masukan/keluaran sempendek mungkin dan mengurangi gangguan masukan/keluaran.
Ditinjau dari arah penempatan komponen, komponen hanya dapat ditempatkan secara vertikal atau horizontal. Jika ada selisih potensi yang relatif tinggi antara komponen, jarak antara komponen harus cukup besar untuk mencegah pengosongan.
Sejauh papan sirkuit dengan kepadatan menengah berkaitan, jarak antara komponen daya rendah harus dipertimbangkan berdasarkan soldering. Jika soldering gelombang dipilih, jarak antara komponen dapat berada dalam rentang 50mil hingga 100mil.
Desain Garis Daya dan Ground dalam Tata Letak PCB
Bukan tugas yang sulit bagi insinyur perancangan PCB untuk memahami penyebab terjadinya noise antara garis ground dan garis daya. Bahkan jika tata letak PCB dilakukan dengan baik, gangguan karena pertimbangan yang kurang tepat pada pengaturan garis daya dan ground akan tetap mengurangi performa produk, atau bahkan menyebabkan kegagalan total. Oleh karena itu, ini adalah pekerjaan insinyur tata letak PCB untuk mengurangi gangguan noise sebanyak mungkin sehingga menjamin kualitas produk dengan metode di bawah ini:
a. Lapisan tembaga area luas digunakan sebagai garis ground dan semua bagian yang tidak digunakan harus dihubungkan dengan ground, yang dapat digunakan sebagai garis ground. Ditinjau dari PCB multi-lapisan, garis daya dan ground harus diatur pada lapisan yang berbeda secara berurutan.
b. Kapasitor pengkapsling harus ditambahkan antara garis daya dan garis ground.
c. Lebar garis ground dan garis daya harus diatur semaksimal mungkin. Terbaik untuk membuat garis ground lebih lebar dari garis daya. Pengaturan lebar garis ground, garis daya, dan garis sinyal harus: garis ground > garis daya > garis sinyal.
d. Garis konduktor ground yang lebar harus digunakan untuk membuat lingkaran pada PCB dengan sirkuit digital.
Tiga Tips untuk Mengurangi EMI dalam Tata Letak PCB
Pemeliharaan EMC (Electromagnetic Compatibility) adalah harus dalam tata letak PCB. Implementasi EMC bertujuan untuk mengurangi EMI (Electromagnetic Interference) sebanyak mungkin. Untuk mengurangi EMI, tiga elemen berikut harus difokuskan: sumber gangguan elektromagnetik, jalur pengkapsling, dan korban.
Untuk mencapai EMC, langkah harus dimulai dari elemen di atas. Pertama, sumber gangguan, jalur pengkapsling, dan perangkat sensitif harus dianalisis dan langkah efektif harus dirangkum dan dibuat untuk menghentikan sumber gangguan, menghilangkan atau mengurangi pengkapsling gangguan, menurunkan respons yang dibuat oleh perangkat sensitif terhadap gangguan atau meningkatkan tingkat sensitivitas elektromagnetik.
Untuk membatasi gangguan yang disebabkan oleh manusia dan menguji validitas langkah teknis yang diterapkan, langkah organisasi juga harus dibuat. Jadi, satu set peraturan dan standar lengkap harus dibuat dan diikuti dengan distribusi spektrum yang wajar. Selain itu, aplikasi spektrum harus dikontrol dan dikelola dan mode kerja harus ditentukan berdasarkan frekuensi, waktu kerja, dan arah antena. Lingkungan elektromagnetik harus dianalisis dan penempatan harus dipilih dengan administrasi EMC dilakukan.
• Sumber Gangguan Elektromagnetik
Sumber EMI merujuk pada semua jenis (alami atau dipancarkan oleh perangkat listrik) energi elektromagnetik yang akan membahayakan orang atau perangkat di lingkungan yang sama atau akan membawa kerusakan EMI ke perangkat, subsistem atau sistem lainnya, yang mengakibatkan degradasi performa atau kegagalan.
• Jalur Pengkapsling
Jalur pengkapsling merujuk pada akses atau media yang digunakan untuk mentransmisikan EMI.
• Korban
Korban merujuk pada orang atau sistem yang rusak oleh EMI, termasuk komponen, peralatan, subsistem atau sistem yang menderita degradasi performa atau kegagalan.
