PCB, singkatan bagi Printed Circuit Board, ialah platform asas untuk menempatkan komponen elektronik bagi mencapai fungsi yang sepadan. Berdasarkanbahan substrat, PCB difabrikasi selaras dengan fail reka bentuk PCB dengan sambungan dicapai antara lapisan papan, papan dan komponen. Fungsi utama PCB terletak pada peranan penghantaran geganti dengan sumbangan penuh kepada sambungan elektrik antara semua bahagian yang mengelilingi papan litar. Oleh itu, PCB biasanya dianggap sebagai teras produk elektronik.
PCB hendaklah dihasilkan dengan ketat mengikut fail reka bentuk PCB termasukFail Gerber, fail gerudi NC, fail reka bentuk stensil dan lain-lain yang kesemuanya akhirnya akan menghasilkan PCB sebenar. Artikel ini akan menyediakan panduan ringkas tentang susun atur PCB kepada para pemula reka bentuk PCB, merangkumi isu-isu utama berkaitan reka bentuk dan susun atur PCB. Diharapkan artikel ini akan menjadi pembalut sementara bagi jurutera elektronik yang baru bermula.
Apakah Susun Atur PCB?
Susun atur PCB terutamanya merangkumi penempatan komponen pada papan, pendawaian, lebar jejak, jarak jejak dan sebagainya. Oleh kerana papan PCB digunakan dalam hampir semua produk elektronik, PCB telah digunakan secara meluas dalam bidang seperti elektronik pengguna, maklumat, telekomunikasi, penjagaan perubatan malah aeroangkasa.Susun atur PCBmemainkan peranan penting dalam mempengaruhi fungsi dan prestasi yang dijangkakan mereka.
Asas Susun Atur PCB
Dalam proses melukis skematik denganPerisian reka bentuk PCB, adalah penting untuk menguasai singkatan elektronik kerana tiga huruf pertama biasanya digunakan untuk mewakili sesuatu istilah. Sebagai contoh, RES mewakili resistor; CAP mewakili kapasitor; IND mewakili induktor. Oleh itu, adalah sangat perlu untuk menguasai beberapa istilah elektronik: voltan, arus, Ohm, Volt, Ampere, Watt, litar, elemen litar, rintangan, resistor, induktans, induktor, keupayaan, kapasitor, hukum Ohm, hukum Kirchhoff, hukum voltan Kirchhoff (KVL), hukum arus Kirchhoff (KCL), gelung, rangkaian, rangkaian dua terminal pasif, rangkaian dua terminal aktif.
Isu Tidak Dapat Dielakkan untuk Dipertimbangkan dalam Susun Atur PCB
•Jarak Minimum
Reka bentuk PCB harus mempunyai bingkai dan jarak minimum antara garisan bingkai dan pin komponen hendaklah sekurang-kurangnya 2mm dan adalah munasabah untuk menetapkannya kepada 5mm.
•Penempatan Komponen
Pada asasnya, apabila melibatkan sistem litar yang mengandungi litar digital dan litar analog, kedua-duanya hendaklah dipisahkan supaya sistem dapat digandingkan secara sistematik ke dalam litar yang tergolong dalam kategori yang sama. Selain itu, komponen hendaklah diletakkan mengikut arah aliran isyarat, fungsi dan modul.
Unit pemprosesan isyarat input dan komponen pemacu isyarat output hendaklah diletakkan berhampiran sisi papan bagi memendekkan garis isyarat input/output sebanyak mungkin dan mengurangkan gangguan input/output.
Dari segi arah penempatan komponen, komponen hanya boleh diletakkan secara menegak atau mendatar. Jika terdapat perbezaan keupayaan yang agak tinggi antara komponen, jarak antara komponen hendaklah cukup besar untuk menghalang pelepasan.
Sejauh papan litar dengan ketumpatan sederhana berkenaan, jarak antara komponen berkuasa rendah harus dipertimbangkan berdasarkan pematerian. Apabila pematerian gelombang dipilih, jarak antara komponen boleh berada dalam julat dari 50mil hingga 100mil.
Reka Bentuk Talian Kuasa dan Bumi dalam Susun Atur PCB
Bagi jurutera reka bentuk PCB, bukanlah tugas yang sukar untuk memahami punca penjanaan hingar antara talian tanah dan talian kuasa. Walaupun susun atur PCB dilaksanakan dengan sangat baik, gangguan akibat pertimbangan yang tidak mencukupi terhadap susunan talian kuasa dan tanah masih akan mengurangkan prestasi produk, atau malah menyebabkan kegagalan sepenuhnya. Oleh itu, adalah tugas jurutera susun atur PCB untuk mengurangkan gangguan hingar sebanyak mungkin bagi menjamin kualiti produk dengan kaedah-kaedah berikut:
a. Lapisan kuprum kawasan besar digunakan sebagai talian bumi dan semua bahagian yang tidak digunakan hendaklah disambungkan ke bumi, yang boleh digunakan sebagai talian bumi. Bagi PCB berbilang lapisan, talian kuasa dan bumi hendaklah disusun pada lapisan yang berbeza masing-masing.
b. Kapasitor nyahganding hendaklah ditambah antara talian kuasa dan tanah.
c. Lebar garisan bumi dan garisan kuasa hendaklah ditetapkan selebar mungkin. Adalah lebih baik untuk menjadikan garisan bumi lebih lebar daripada garisan kuasa. Susunan lebar garisan bumi, garisan kuasa dan garisan isyarat hendaklah: garisan bumi > garisan kuasa > garisan isyarat.
d. Garis pengalir tanah yang lebar hendaklah digunakan untuk membentuk gelung pada PCB dengan litar digital.
Tiga Petua untuk Mengurangkan EMI dalam Susun Atur PCB
Penyelenggaraan EMC (Keserasian Elektromagnet) adalah satu keperluan dalam susun atur PCB. Pelaksanaan EMC bertujuan untuk mengurangkan EMI (Gangguan Elektromagnet) sebanyak mungkin. Untuk mengurangkan EMI, tiga elemen berikut harus diberi tumpuan: sumber gangguan elektromagnet, laluan gandingan dan mangsa.
Untuk mencapai EMC, langkah-langkah harus bermula daripada unsur-unsur di atas. Pertama, sumber gangguan, laluan penggandingan dan peranti sensitif perlu dianalisis dan langkah berkesan perlu dirumuskan dan diambil untuk menghentikan sumber gangguan, menghapuskan atau mengurangkan penggandingan gangguan, mengurangkan tindak balas peranti sensitif terhadap gangguan atau meningkatkan tahap kepekaan elektromagnet.
Untuk mengehadkan gangguan yang disebabkan oleh manusia dan membuktikan kesahihan langkah teknikal yang digunakan, langkah organisasi juga perlu diwujudkan. Oleh itu, satu set peraturan dan piawaian yang lengkap perlu digubal dan dipatuhi dengan pengagihan spektrum yang munasabah. Selain itu, penggunaan spektrum perlu dikawal dan diurus, dan mod kerja perlu ditentukan mengikut frekuensi, masa operasi dan arah antena. Persekitaran elektromagnet perlu dianalisis dan lokasi perlu dipilih dengan pentadbiran EMC dilaksanakan.
•Sumber Gangguan Elektromagnetik
Sumber EMI merujuk kepada sebarang jenis tenaga elektromagnet (semula jadi atau dipancarkan oleh peranti elektrik) yang akan memudaratkan manusia atau peranti dalam persekitaran yang sama atau akan menyebabkan kerosakan EMI kepada peranti lain, subsistem atau keseluruhan sistem, yang membawa kepada kemerosotan prestasi atau kegagalan.
•Laluan Gandingan
Laluan gandingan merujuk kepada akses atau media yang digunakan untuk menghantar EMI.
•Mangsa
Mangsa merujuk kepada manusia atau sistem yang rosak akibat EMI, termasuk komponen, peralatan, subsistem atau sistem yang mengalami penurunan prestasi atau kegagalan.
