Terkadang, mungkin ada toleransi tegangan atau arus pada sambungan listrik. Situasi ini wajar saja. Hal ini memang dapat menyebabkan kerusakan pada sirkuit Anda. Namun, salah satu cara terbaik untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan pentanahan (GND) pada perangkat elektronik.
GND adalah kependekan dari grounding. Meskipun tidak terhubung langsung ke ground fisik, GND sangat penting untuk setiap sirkuit. Di sini, istilah 'grounding' mungkin membingungkan Anda. Namun, kita sering menggunakan istilah ini dalam pemasangan kabel di gedung.
GND biasanya menciptakan jalur balik untuk arus gangguan di papan sirkuit. Ini berarti bahwa jika PCB memiliki arus gangguan, ia dapat melepaskannya, yang tidak memengaruhi komponen lain. Sebagian besar papan sirkuit mengandalkan GND. Namun, perangkat yang mengambang atau bertenaga baterai dapat beroperasi tanpa GND.
GND juga memastikan kualitas sinyal. Mari kita ambil contoh. Anda mungkin pernah memperhatikan speaker berderak sebelumnya. Tahukah Anda mengapa ini terjadi? Ya, Anda benar. Hal ini terutama disebabkan oleh pentanahan yang buruk.
Ground umumnya terdiri dari banyak jenis. Jenis spesifik biasanya bergantung pada kegunaannya. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari tentang GND dan berbagai jenisnya. Anda juga akan mempelajari tentang pentingnya pentanahan dan berbagai aplikasinya.
Mengapa Ground yang Tepat Sangat Penting dalam Desain PCB?
Tujuan utama GND atau Grounding adalah untuk menyelamatkan perangkat elektronik dari arus gangguan. Namun, GND juga diperlukan untuk kualitas sinyal, pengurangan derau, dan stabilitas tegangan. Anda dapat menemukan berbagai jenis grounding berdasarkan berbagai kegunaannya.
Misalkan Anda merancang PCB dan tidak menyediakan landasan apa pun. Apa yang dapat terjadi saat Anda mengalirkan listrik melaluinya? Jika Anda mengalirkan jumlah tegangan dan arus yang tepat, Anda mungkin tidak menyadari masalah tersebut. Namun, masalah seperti lonjakan tegangan, loop tanah, atau referensi mengambang dapat muncul kapan saja. Karena hal ini, gangguan dapat terjadi di PCB Anda. Dengan cara ini, komponen Anda secara bertahap mengalami kerusakan sebelum waktunya. Jadi, Anda mungkin tidak mendapatkan umur pakai yang tepat.
Penting untuk dicatat bahwa sirkuit frekuensi tinggi memerlukan jalur balik induktansi rendah. Jika ini tidak dipertahankan, kualitas sinyal tidak akan pernah dapat dipertahankan. Oleh karena itu, sangat penting untuk menggunakan PCB yang dibumikan. Pada PCB multi-lapis, seluruh bidang diperlukan untuk pentanahan.
Pembumian yang tepat merupakan salah satu solusi utama untuk mencapai stabilitas daya. Pembumian yang buruk dapat menyebabkan pantulan tanah. Ketika lebih dari satu IC beralih dengan cepat, lonjakan arus tiba-tiba terjadi di bidang tanah.
Selain itu, jika terdapat induktansi dan impedansi tinggi di jalur ground, akan terjadi penurunan tegangan. Karena alasan ini, ketidakstabilan atau fluktuasi daya dapat terlihat pada sinyal. Oleh karena itu, Anda harus memastikan grounding yang tepat.
Teknik Grounding PCB Umum dalam Desain PCB
Seperti yang disebutkan sebelumnya, jenis pentanahan dapat berubah tergantung pada kebutuhan, yang juga dapat berasal dari persyaratan desain PCB. Berikut adalah tujuh jenis pentanahan yang digunakan dalam papan sirkuit cetak (PCB).
#1 Grounding titik tunggal
Seperti yang dapat Anda pahami dari namanya, pentanahan ini berakhir pada satu titik. Setiap jejak pentanahan PCB bertemu pada satu titik pentanahan. Anda mungkin terutama melihatnya di sirkuit frekuensi rendah.
#2 pentanahan multi titik
Jenis pentanahan ini memiliki lebih dari satu titik pentanahan. Titik-titik pentanahan ini dibuat berdasarkan kebutuhan atau posisi komponen yang berbeda. Jenis pentanahan (GND) ini lebih umum pada papan sirkuit cetak (PCB) frekuensi tinggi.
#3 Pesawat Darat
Jenis pentanahan ini menggunakan seluruh bidang PCB. Biasanya berupa lapisan yang besar, padat, dan konduktif. PCB multi-lapis menggunakan jenis pentanahan ini.
#4 Landasan Bintang
Sistem ini memasang semua koneksi ground dalam pola seperti bintang. Tugas utamanya adalah memblokir noise coupling antara sub-sirkuit. Jenis grounding ini cocok untuk sistem analog dan audio yang sensitif.
#5 Tuang Tanah
Ground pour adalah area besar yang diisi dengan tembaga. Ini terhubung ke tanah dan menjamin aliran ke komponen lainnya. Jenis GND ini ideal untuk pembuangan panas dan pengurangan EMI.
#6 Jejak Penjaga
Jenis pentanahan ini terletak di sebelah jalur sinyal. Posisi unik ini terutama mengurangi kebisingan dan mencegah crosstalk. Jenis pentanahan ini ideal untuk perangkat dengan impedansi tinggi atau sinyal sensitif.
#7 Ground Plane Terpisah
Jenis pentanahan ini ditemukan di berbagai bagian papan sirkuit. Sambungan pentanahan terletak dalam keadaan terisolasi di seluruh sirkuit. Jenis ini menggunakan pentanahan analog, digital, dan daya yang terpisah untuk mengurangi gangguan.
Praktik Terbaik untuk Pembumian PCB Saat Mendesain PCB
Bersamaan dengan aturan lainnya, menempatkan GND di lokasi yang tepat juga penting saat mendesain PCB. Berikut ini beberapa kiat yang dapat Anda pertimbangkan saat merencanakan PCB Anda.
#1. Anda dapat menggunakan ground plane padat jika PCB Anda memerlukan kualitas sinyal berkinerja tinggi. Seperti yang Anda ketahui, ground plane padat sering terlihat pada susunan PCB berlapis-lapis.
#2 Jika PCB Anda memiliki sirkuit analog atau sinyal campuran yang sensitif, Anda dapat mengurangi ground loop. Dalam hal ini, Anda dapat memisahkan jalur balik arus tinggi dan rendah. Dengan cara ini, Anda dapat menghindari pentanahan berantai.
#3 Jika PCB Anda memiliki IC dengan pin, maka ada kemungkinan besar akan terjadi gangguan frekuensi. Dalam situasi seperti itu, Anda dapat menstabilkan tegangannya dengan menempatkan kapasitor bypass sedekat mungkin.
#4 Jika PCB Anda memerlukan pentanahan impedansi rendah, Anda juga dapat merutekan pentanahan pada satu lapisan. Anda dapat menggunakan vias untuk mengurangi induktansi jika PCB memiliki susunan multi-lapis.
#5 Beberapa PCB melibatkan sinyal campuran, seperti analog dan digital, secara bersamaan. Dalam situasi seperti itu, Anda dapat menggunakan teknik pentanahan bintang.
#6 Beberapa PCB melibatkan beban arus dinamis. Dalam situasi seperti itu, Anda dapat mempertimbangkan untuk menggunakan jejak yang lebih tebal untuk GND.
#7 Jika PCB Anda memiliki sirkuit bertegangan tinggi, Anda dapat meningkatkan keamanan dan isolasi kebisingan. Dalam situasi seperti itu, ground plane terpisah sangatlah ideal.
Ringkasan
GND merupakan salah satu bagian terpenting dari PCB. Biasanya diperlukan untuk keamanan, kualitas sinyal, dan stabilitas daya. Artikel di atas menyebutkan berbagai jenis GND PCB. Artikel tersebut juga merangkum beberapa kiat yang perlu dipertimbangkan saat merancang GND dalam elektronika.
Untuk pertanyaan lebih lanjut, Anda dapat hubungi kami tanpa ragu-ragu.