Papan rangkaian nirsolder

Papan rangkaian, papan rangkaian nirsolder atau papan purwarupa adalah basis konstruksi yang digunakan untuk membuat purwarupa sirkuit elektronik semi permanen. Tidak seperti papan rangkaian lubang atau papan rangkaian lajur, papan rangkaian nirsolder tidak memerlukan penyolderan atau penghancuran trek dan karenanya dapat digunakan kembali. Karena alasan ini, papan rangkaian nirsolder juga populer di kalangan pelajar dan pendidikan teknologi.

Berbagai sistem elektronik dapat dibuat purwarupanya dengan menggunakan papan rangkaian mulai dari sirkuit analog dan digital kecil hingga unit pemrosesan pusat (CPU) yang lengkap.

Dibandingkan dengan metode sambungan sirkuit yang lebih permanen, papan rangkaian modern memiliki kapasitansi parasitas ya

ang tinggi, resistansi yang relatif tinggi, dan sambungan yang kurang andal, sehingga dapat mengalami guncangan dan degradasi fisik. Sinyal dibatasi sekitar 10 MHz, dan tidak semuanya berfungsi dengan baik bahkan di bawah frekuensi tersebut.

Sejarah 
Pada masa-masa awal radio, para amatir memakukan kabel tembaga atau strip terminal ke papan kayu (seperti memotong roti di talenan) dan menyolder komponen elektronik ke sana.  Kadang-kadang diagram skematik kertas pertama-tama ditempelkan pada papan sebagai panduan untuk menempatkan terminal, kemudian komponen dan kabel dipasang di atas simbolnya pada skema. Penggunaan paku payung atau paku kecil sebagai tiang pemasangan juga merupakan hal yang umum.

Papan rangkaian nirsolder telah berkembang seiring waktu dengan istilah yang sekarang digunakan untuk semua jenis prototipe perangkat elektronik. Misalnya, Paten AS 3.145.483,  diajukan pada tahun 1961 dan menjelaskan papan rangkaian nirsolder pelat kayu dengan pegas terpasang dan fasilitas lainnya. Paten AS 3.496.419,  diajukan pada tahun 1967 dan mengacu pada tata letak papan sirkuit cetak tertentu sebagai Papan Rangkaian Nirsolder Sirkuit Cetak . Kedua contoh merujuk dan menjelaskan jenis papan tempat memotong roti lainnya sebagai penemuan sebelumnya .

Pada tahun 1960, Orville Thompson dari DeVry Technical Institute mematenkan papan rangkaian tanpa solder yang menghubungkan deretan lubang dengan logam pegas.  Pada tahun 1971, Ronald Portugal dari E&L Instruments mematenkan konsep serupa dengan lubang berukuran  jaraknya, sama dengan paket IC DIP, yang menjadi dasar papan rangkaian tanpa solder modern yang umum digunakan saat ini.

Desain 
Soket papan rangkaian tanpa solder modern terdiri dari blok plastik berlubang dengan banyak klip pegas paduan perunggu fosfor atau perak nikel berlapis timah di bawah perlubangan. Klip sering disebut titik pengikat atau titik kontak . Jumlah titik ikat sering kali diberikan dalam spesifikasi papan rangkaian nirsolder

Jarak antar klip (lajur timah) biasanya  . Sirkuit terpadu (IC) dalam paket dual in-line (DIP) dapat dimasukkan untuk mengangkangi garis tengah blok. Kabel interkoneksi dan ujung komponen terpisah (seperti kapasitor, resistor, dan induktor ) dapat dimasukkan ke dalam lubang bebas yang tersisa untuk melengkapi rangkaian. Jika IC tidak digunakan, komponen terpisah dan kabel penghubung dapat menggunakan lubang mana pun. Biasanya klip pegas diberi nilai 1 ampere pada 5 volt dan 0,333 ampere pada 15 volt (5 watt ).

Jalur bus dan terminal 
Papan rangkaian nirsolder menghubungkan tiap lubang dengan strip logam di dalam papan rangkaian nirsolder Tata letak papan rangkaian tanpa solder biasanya terdiri dari dua jenis area, yang disebut strip. Strip terdiri dari terminal listrik yang saling berhubungan. Seringkali strip atau balok papan tempat. Pada beberapa merek tertentu, terkadang balok strip memiliki sejumlah lekukan kecil yang digunakan kait, sehingga strip dapat dibongkar-pasang.

Area utama yang menampung sebagian besar komponen elektronik disebut strip terminal . Di tengah strip terminal papan rangkaian nirsolder biasanya ditemukan celah yang sejajar dengan sisi panjangnya. Celah tersebut berfungsi untuk menandai garis tengah strip terminal dan memberikan aliran udara terbatas (pendinginan) ke IC DIP yang berada di garis tengah. . Klip di kanan dan kiri celah masing-masing dihubungkan secara radial; biasanya lima klip (yaitu, di bawah lima lubang) berturut-turut di setiap sisi takik dihubungkan secara elektrik. Lima kolom di sebelah kiri takik sering kali diberi tanda A, B, C, D, dan E, sedangkan kolom di sebelah kanan diberi tanda F, G, H, I, dan J. 

Untuk memberi daya pada komponen elektronik, digunakan strip bus . Strip bus biasanya berisi dua kolom: satu untuk ground dan satu lagi untuk tegangan suplai. Namun, beberapa papan rangkaian nirsolder hanya menyediakan jalur bus distribusi daya satu kolom di setiap sisi panjangnya. Biasanya baris yang dimaksudkan untuk tegangan suplai ditandai dengan warna merah, sedangkan baris untuk ground ditandai dengan warna biru atau hitam. Beberapa pabrikan menghubungkan semua terminal dalam satu kolom. Yang lain hanya menghubungkan kelompok, misalnya, 25 terminal berturut-turut dalam satu kolom. Desain yang terakhir memberi perancang sirkuit kontrol lebih besar atas crosstalk (derau yang digabungkan secara induktif) pada bus catu daya. Seringkali kelompok dalam jalur bus ditandai dengan celah pada tanda warna. Jalur bus biasanya berada di salah satu atau kedua sisi jalur terminal atau di antara jalur terminal. Pada papan rangkaian nirsolder sedang besar, strip bus tambahan sering kali dapat ditemukan di bagian atas dan bawah strip terminal.

Kabel pelompat (juga disebut kabel lompat) untuk papan rangkaian nirsolder dapat diperoleh dalam set kawat lompat siap pakai atau dapat dibuat secara manual. Yang terakhir ini bisa menjadi pekerjaan yang membosankan untuk sirkuit yang lebih besar. Kabel lompat siap pakai memiliki kualitas yang berbeda-beda, beberapa bahkan memiliki sumbat kecil yang terpasang di ujung kabel. Bahan kawat lompat untuk kabel siap pakai atau buatan sendiri biasanya harus 22 AWG (0,33 mm 2 ) kawat tembaga padat berlapis timah - dengan asumsi tidak ada sumbat kecil yang dipasang ke ujung kawat. Ujung kawat harus dilucuti   . Kabel yang lebih pendek dapat mengakibatkan kontak yang buruk dengan klip pegas papan (isolasi tersangkut di pegas). Kabel yang lebih panjang dan terkelupas meningkatkan kemungkinan korsleting pada papan. Tang dan pinset berujung runcing berguna saat memasukkan atau melepas kabel, terutama pada papan yang penuh sesak.

Kabel dengan warna berbeda dan disiplin kode warna sering kali dipatuhi untuk konsistensi. Namun, jumlah warna yang tersedia biasanya jauh lebih sedikit dibandingkan jumlah jenis atau jalur sinyal. Biasanya, beberapa warna kabel dicadangkan untuk tegangan suplai dan ground (misalnya, merah, biru, hitam), beberapa dicadangkan untuk sinyal utama, dan sisanya hanya digunakan jika memungkinkan. Beberapa rangkaian kabel lompat siap pakai menggunakan warna untuk menunjukkan panjang kabel, namun rangkaian ini tidak memungkinkan skema kode warna yang bermakna.

Desain tingkat lanjut 
Dalam varian yang lebih kuat, satu atau lebih strip papan rangkaian nirsolder dipasang pada lembaran logam. Biasanya, lembar belakang itu juga menampung sejumlah tiang tancap . Penancapan ini memberikan cara bersih untuk menyambungkan catu daya eksternal. Papan rangkaian nirsolder jenis ini mungkin sedikit lebih mudah untuk ditangani.

Beberapa produsen menyediakan papan rangkaian tanpa solder versi kelas atas. Ini biasanya merupakan modul papan rangkaian nirsolder berkualitas tinggi yang dipasang pada kemasan datar. Kemasan berisi peralatan tambahan untuk papan rangkaian nirsolder seperti catu daya, satu atau lebih generator sinyal, antarmuka serial, tampilan LED atau modul LCD, dan probe logika . 

Untuk pengembangan frekuensi tinggi, papan rangkaian nirsolder logam menghasilkan bidang ground yang dapat disolder, sering kali berupa papan sirkuit tercetak yang tidak diikat; sirkuit terpadu kadang-kadang ditempelkan terbalik ke papan rangkaian dan disolder langsung, suatu teknik yang kadang-kadang disebut konstruksi " kutu mati" karena penampilannya. Contoh kutu mati dengan konstruksi bidang ground diilustrasikan dalam catatan aplikasi Linear Technologies.

Kegunaan 
Penggunaan umum di era sistem cip (SoC) adalah untuk mendapatkan mikropengendali (MCU) pada papan sirkuit cetak (PCB) yang telah dirakit sebelumnya yang memperlihatkan serangkaian pin masukan/keluaran (IO) di tempat yang cocok untuk dicolokkan ke papan rangkaian nirsolder, dan kemudian membuat prototipe sirkuit yang memanfaatkan satu atau lebih periferal MCU, seperti input/output tujuan umum (GPIO), transceiver serial UART / USART, konverter analog-ke-digital (ADC), digital- konverter ke analog (DAC), modulasi lebar pulsa (PWM; digunakan dalam kontrol motor ), Serial Peripheral Interface (SPI), atau I²C .

Perangkat tegar kemudian dikembangkan untuk MCU untuk menguji, mengawakutu dan berinteraksi dengan prototipe sirkuit. Operasi frekuensi tinggi sebagian besar terbatas pada PCB SoC. Dalam kasus interkoneksi berkecepatan tinggi seperti SPI dan I²C, interkoneksi ini dapat di-debug pada kecepatan lebih rendah dan kemudian dihubungkan ulang menggunakan metodologi perakitan sirkuit yang berbeda untuk memanfaatkan operasi kecepatan penuh. Sebuah SoC kecil sering kali menyediakan sebagian besar opsi antarmuka listrik ini dalam faktor bentuk yang hampir tidak lebih besar dari prangko besar, tersedia di pasar hobi Amerika (dan di tempat lain) dengan harga beberapa dolar, sehingga memungkinkan proyek papan rangkaian nirsolder yang cukup canggih dibuat dengan biaya yang murah. .