Electrical Rule Check (ERC) pada PCB: Cara Mengecek Kesalahan Schematic Sebelum Membuat PCB

Dalam proses desain PCB, pembuatan schematic merupakan salah satu tahap penting sebelum rangkaian dipindahkan ke PCB layout. Schematic digunakan untuk menggambarkan hubungan listrik antar komponen, seperti resistor, kapasitor, IC, konektor, sensor, dan mikrokontroler. Namun, membuat schematic tidak hanya sekadar menghubungkan simbol komponen menggunakan wire. Kesalahan kecil seperti pin input yang tidak terhubung, output yang saling bertabrakan, atau pin yang dibiarkan tanpa koneksi dapat menyebabkan masalah ketika desain dilanjutkan ke tahap PCB. 

 

Untuk membantu menemukan masalah tersebut, software desain PCB biasanya menyediakan fitur Electrical Rule Check (ERC). ERC berfungsi untuk memeriksa aturan kelistrikan pada schematic dan memberikan informasi mengenai bagian rangkaian yang berpotensi mengalami kesalahan. Dengan melakukan ERC sebelum membuat PCB, berbagai kesalahan pada schematic dapat ditemukan lebih awal sehingga proses desain berikutnya menjadi lebih terkontrol.

Apa Itu Electrical Rule Check (ERC)?

Electrical Rule Check (ERC) adalah fitur pada software desain PCB yang digunakan untuk memeriksa hubungan listrik dan aturan kelistrikan pada schematic. ERC menganalisis koneksi antar pin komponen berdasarkan aturan yang telah ditentukan oleh software. Hasil pemeriksaan biasanya berupa daftar error, warning, atau violation yang menunjukkan bagian schematic yang perlu diperiksa.

 

Secara sederhana, ERC dapat dianggap sebagai pemeriksaan otomatis terhadap hubungan listrik pada schematic. Contohnya, sebuah pin input mungkin belum terhubung ke sumber sinyal, atau ada jalur tegangan yang terputus. ERC dapat mendeteksi kondisi tersebut dan memberikan peringatan kepada pengguna.

  

Sebagai contoh visual, perhatikan gambar di atas pada software EasyEDA. Ketika fitur ERC berjalan secara real-time di panel Design Manager > Nets, software otomatis memberikan ikon peringatan kuning (⚠️) pada jalur VCC dan GND. Ini terjadi karena ERC mendeteksi aturan kelistrikan yang janggal: jalur tegangan tersebut hanya terhubung ke satu kaki komponen dan tidak menerus ke beban yang semestinya.

 

Pemeriksaan otomatis seperti inilah yang membantu desainer PCB menghindari kesalahan fatal pada jalur skematik. Sebagai catatan, ERC digunakan untuk memeriksa schematic, sedangkan DRC digunakan untuk memeriksa PCB layout. Keduanya memiliki fungsi berbeda, tetapi sama-sama membantu menemukan kesalahan dalam proses desain PCB.

Baca juga: Design Rule Check (DRC) pada PCB: Cara Mengecek Kesalahan Desain dan Jalur PCB 

Fungsi Electrical Rule Check pada Schematic

1. Mengecek Pin yang Tidak Terhubung

ERC dapat membantu menemukan pin yang seharusnya terhubung tetapi belum memiliki koneksi. Sebagai contoh, sebuah IC memiliki beberapa pin yang harus mendapatkan koneksi ke VCC dan GND. Jika salah satu pin tidak sengaja dibiarkan tanpa koneksi, ERC dapat memberikan peringatan. Hal ini membantu mencegah kesalahan sebelum schematic diteruskan ke PCB layout.

Contoh visual dari pin menggantung ini bisa dilihat pada gambar rangkaian pembagi tegangan di sub-bab sebelumnya.

2. Mengecek Konflik Antar Pin

ERC dapat mendeteksi kemungkinan adanya konflik berbahaya antara jenis pin komponen. Masalah kelistrikan yang paling fatal dan sering terjadi adalah ketika ada dua buah pin berjenis Output yang secara tidak sengaja terhubung langsung ke dalam satu jalur jaringan (net) yang sama.

Gambar di atas adalah contoh kesalahan fatal akibat menghubungkan dua buah pin output secara langsung pada IC gerbang logika U1 dan U2. Kondisi kelistrikan seperti ini sangat berbahaya di dunia nyata. Jika kedua pin output tersebut aktif, keduanya akan mencoba memberikan kondisi logika yang saling bertolak belakang (jalur High bertabrakan dengan jalur Low). Hal ini memicu hubungan pendek (korsleting) parah yang bisa membuat komponen IC langsung terbakar.

 

Gambar tersebut menunjukkan bahwa fitur ERC EasyEDA langsung mendeteksi kesalahan kelistrikan secara real-time di panel Design Manager. Bagaimana kita tahu jika terjadi kesalahan? Seperti yang terlihat pada gambar di atas, ketika terjadi konflik pin atau ada pin yang dibiarkan mengambang tanpa koneksi daya, fitur ERC di EasyEDA akan bekerja secara real-time. Software akan langsung memberikan simbol peringatan kuning (⚠️) pada folder Design Manager > Nets untuk setiap jalur yang melanggar aturan kelistrikan. Alarm visual inilah yang membantu desainer PCB segera memperbaiki skematik sebelum masuk ke tahap layout cetak.

3. Mengecek Pin Power

Pada rangkaian elektronik, koneksi power supply merupakan bagian yang sangat penting. ERC dapat membantu memeriksa hubungan antara pin power, seperti:

- VCC / 5V / 3.3V

- GND

- Power Input / Power Output

Jika terdapat koneksi power yang dianggap tidak sesuai dengan aturan kelistrikan skematik, ERC akan langsung memberikan pesan peringatan atau tanda bahaya.

 

Sebagai contoh praktis, perhatikan gambar di atas pada software EasyEDA. Fitur ERC otomatis mendeteksi adanya kejanggalan kelistrikan dan memberikan tanda peringatan kuning (⚠️) pada net VCC dan GND. Hal ini terjadi karena jalur daya tersebut terdeteksi hanya terhubung ke satu kaki komponen saja tanpa mengalir ke beban kelistrikan yang semestinya. Deteksi otomatis ini mencegah desainer PCB dari kesalahan fatal terkait distribusi daya sebelum skema masuk ke tahap pembuatan layout.

4. Menemukan Pin yang Belum Terhubung

Selain pin yang salah terhubung, ERC juga dapat menemukan pin yang dibiarkan terbuka atau menggantung. Contohnya, sebuah IC memiliki beberapa pin yang memang tidak digunakan dalam rancangan rangkaian Anda. Jika pin tersebut dibiarkan kosong begitu saja tanpa kabel, software akan menganggapnya sebagai suatu kesalahan kelistrikan yang perlu diperiksa. Pada kondisi seperti ini, software desain PCB menyediakan fitur No Connect (NC) flag untuk menandai bahwa pin tersebut memang sengaja tidak digunakan.

 

Sebagai contoh, pada gambar di atas, Pin 3 (OUT) dari IC LM7805 sengaja dibiarkan kosong karena tidak digunakan dalam rangkaian. Jika dibiarkan begitu saja tanpa kabel, ERC akan menganggapnya sebagai error/warning (pin menggantung). Dengan menambahkan No Connect Flag (tanda silang hijau), kita memberi tahu software bahwa pin ini memang sengaja tidak dihubungkan, sehingga lembar skematik Anda tetap lolos validasi ERC tanpa hambatan.

5. Membantu Memeriksa Kesalahan Schematic Lebih Awal

Kesalahan pada schematic akan lebih mudah diperbaiki ketika ditemukan sebelum masuk ke tahap PCB layout. Dengan demikian, ERC membantu mengurangi kemungkinan harus melakukan perubahan besar pada desain PCB setelah proses layout dilakukan.

Jenis Kesalahan yang Dapat Ditemukan ERC

Setiap software PCB memiliki aturan dan kategori ERC yang berbeda. Namun, beberapa jenis masalah yang umum ditemukan antara lain:

1. Pin Tidak Terhubung

Pin komponen yang seharusnya memiliki koneksi tetapi tidak terhubung dapat menghasilkan warning atau error. Contohnya adalah pin input IC yang tidak mendapatkan sumber sinyal.

2. Konflik Jenis Pin

ERC dapat menemukan koneksi yang dianggap tidak sesuai berdasarkan tipe pin. Misalnya:

Output → Output

Jika dua output dihubungkan pada net yang sama, software dapat memberikan peringatan karena hubungan tersebut berpotensi menimbulkan konflik.

3. Power Pin Tidak Memiliki Sumber

Beberapa komponen memiliki pin power yang membutuhkan sumber tegangan tertentu. Jika power input tidak menemukan sumber power yang sesuai, ERC dapat memberikan peringatan.

4. Pin yang Sengaja Tidak Digunakan

Tidak semua pin pada komponen harus digunakan. Misalnya, sebuah IC memiliki beberapa pin yang tidak diperlukan dalam proyek. Pin tersebut dapat ditandai menggunakan No Connect agar software mengetahui bahwa kondisi tersebut memang disengaja.

Perbedaan ERC dan DRC pada PCB

ERC dan DRC sering dianggap sama karena keduanya sama-sama digunakan untuk melakukan pemeriksaan desain PCB. Namun, objek yang diperiksa berbeda.

1. ERC Memeriksa Schematic

Electrical Rule Check (ERC) berfokus pada hubungan listrik di schematic. Contohnya:

- Pin tidak terhubung,

- Konflik antar jenis pin,

- Masalah power,

- Koneksi output,

- Pin yang tidak digunakan.

2. DRC Memeriksa PCB Layout

Design Rule Check (DRC) berfokus pada aturan fisik PCB layout. Contohnya:

- Jarak antar jalur,

- Lebar jalur,

- Clearance,

- Ukuran via,

- Posisi objek PCB,

- Jalur yang terlalu dekat dengan board edge.

Jadi, sederhananya:

ERC → memeriksa hubungan listrik pada schematic.

DRC → memeriksa aturan fisik pada PCB layout.

Keduanya dapat digunakan secara berurutan untuk membantu memastikan desain PCB lebih siap sebelum diproduksi.

Cara Kerja Electrical Rule Check

1. Membuat Schematic

Pertama, pengguna membuat rangkaian menggunakan schematic editor. Komponen ditempatkan pada halaman schematic kemudian dihubungkan menggunakan wire dan net.

2. Menentukan Koneksi

Setiap wire atau net menunjukkan hubungan listrik antara satu pin dengan pin lainnya. Contohnya:

3.3V → VCC IC → sensor

atau:

GPIO → resistor → LED

Hubungan tersebut kemudian dianalisis oleh ERC.

3. Menjalankan ERC

Setelah schematic selesai, pengguna menjalankan fitur Electrical Rule Check pada software PCB yang digunakan. Software kemudian memeriksa koneksi berdasarkan aturan electrical rule yang tersedia.

4. Melihat Hasil Pemeriksaan

Jika ditemukan masalah, software akan menampilkan daftar pelanggaran atau ERC violations. Biasanya informasi yang ditampilkan meliputi:

- Lokasi masalah

- Jenis pelanggaran

- Pin atau net yang bermasalah

- Tingkat keparahan

- Pesan atau keterangan kesalahan

5. Memperbaiki Schematic

Setiap pesan ERC kemudian diperiksa satu per satu. Jika memang terdapat kesalahan, koneksi schematic diperbaiki. Namun, jika pesan tersebut muncul karena kondisi yang memang disengaja, pengguna dapat menggunakan fitur tertentu seperti No Connect flag atau pengaturan aturan ERC sesuai kebutuhan desain.

6. Menjalankan ERC Kembali

Setelah melakukan perbaikan, ERC sebaiknya dijalankan kembali. Tujuannya untuk memastikan masalah yang sebelumnya ditemukan sudah ditangani dan tidak menimbulkan masalah baru.

Langkah Melakukan ERC pada Software PCB

Menu ERC dapat berbeda-beda pada setiap software PCB. Namun, konsep penggunaannya relatif sama.

1. Buka Schematic Editor

Buka schematic yang ingin diperiksa menggunakan schematic editor. Pastikan seluruh komponen dan koneksi sudah dibuat.

2. Periksa Koneksi

Sebelum menjalankan ERC, periksa kembali posisi komponen, wire, net, power symbol, pin, koneksi GND, dan koneksi VCC atau sumber tegangan.

3. Jalankan Electrical Rule Check

Buka fitur Electrical Rule Check (ERC) yang tersedia pada software. Kemudian jalankan pemeriksaan terhadap schematic.

4. Periksa Daftar Error dan Warning

Setelah proses selesai, perhatikan daftar hasil pemeriksaan. Jangan langsung menganggap semua warning sebagai kesalahan. Beberapa warning dapat muncul karena kondisi desain yang memang disengaja.

5. Perbaiki Masalah

Periksa lokasi yang ditunjukkan oleh ERC dan lakukan perbaikan jika memang diperlukan. Setelah selesai, jalankan ERC kembali untuk memastikan hasil pemeriksaan sudah sesuai.

6. Error dan Warning pada ERC

Hasil ERC biasanya dibedakan berdasarkan tingkat keparahan masalah berikut ini:

a. Error

Error biasanya menunjukkan kondisi yang dianggap lebih serius berdasarkan aturan electrical rule yang digunakan. Contohnya adalah konflik koneksi pin tertentu. Error sebaiknya diperiksa dan diperbaiki sebelum desain dilanjutkan.

b. Warning

Warning menunjukkan kondisi yang perlu diperhatikan tetapi belum tentu merupakan kesalahan desain. Contohnya adalah pin yang tidak digunakan atau kondisi koneksi tertentu yang masih diperbolehkan. 

Oleh karena itu, pengguna tetap harus memahami rangkaian sebelum memutuskan apakah sebuah warning perlu diperbaiki atau memang dapat diabaikan.

Apakah ERC Harus Selalu Menghasilkan Nol Error?

Idealnya, kesalahan yang benar-benar terjadi pada schematic harus diperbaiki sebelum desain dilanjutkan. Namun, hasil ERC tidak selalu harus berarti semua pesan harus dihilangkan tanpa pengecualian. Ada kondisi tertentu yang memang disengaja oleh perancang. Misalnya, sebuah pin IC tidak digunakan. ERC mungkin memberikan warning karena pin tersebut tidak memiliki koneksi. Jika memang sengaja tidak digunakan, pin tersebut dapat diberi tanda No Connect. Jadi, tujuan ERC bukan sekedar mendapatkan angka nol pada daftar pelanggaran, tetapi memastikan setiap pesan ERC sudah dipahami dan ditangani dengan benar.

Hubungan ERC dengan Proses Desain PCB

ERC merupakan salah satu bagian dari alur desain PCB secara keseluruhan. Secara sederhana, prosesnya dapat digambarkan sebagai:

Schematic → ERC → Netlist → PCB Layout → Placement → Routing → DRC → Final Check → Gerber → Produksi PCB

Pada tahap schematic, hubungan listrik antar komponen dirancang terlebih dahulu. Setelah itu, ERC digunakan untuk memeriksa kemungkinan masalah pada hubungan listrik. Jika schematic sudah diperiksa, desain dapat diteruskan ke PCB layout. Pada tahap layout, komponen ditempatkan dan jalur PCB dibuat. Setelah routing selesai, DRC digunakan untuk memeriksa aturan fisik pada PCB sebelum file produksi seperti Gerber dibuat. Dengan demikian, ERC dan DRC bekerja pada tahap yang berbeda tetapi saling melengkapi.

Tips Menggunakan ERC dengan Benar

1. Gunakan Simbol Komponen yang Tepat

Pastikan simbol komponen memiliki jenis pin yang sesuai. Kesalahan pada tipe pin dapat menyebabkan hasil ERC tidak sesuai dengan kondisi rangkaian sebenarnya.

2. Periksa Power Symbol

Pastikan koneksi seperti VCC, 3.3V, 5V, dan GND digunakan dengan benar sesuai kebutuhan rangkaian.

3. Gunakan No Connect untuk Pin yang Tidak Digunakan

Jika sebuah pin memang tidak digunakan, gunakan fitur No Connect yang tersedia pada software. Hal ini membantu membedakan antara pin yang sengaja tidak digunakan dan pin yang lupa dihubungkan.

4. Jangan Mengabaikan Semua Warning

Warning tidak selalu berarti kesalahan, tetapi sebaiknya tetap diperiksa. Pahami penyebab warning sebelum mengabaikannya.

5. Jalankan ERC Setelah Perubahan Besar

Jika terdapat perubahan besar pada schematic, jalankan ERC kembali. Perubahan koneksi atau penggantian komponen dapat menyebabkan munculnya masalah baru.

Mengapa ERC Penting Sebelum Membuat PCB?

1. Kesalahan schematic dapat ditemukan lebih awal.

2. ERC membantu memastikan hubungan antar pin sudah sesuai dengan rancangan.

3. Pemeriksaan ini dapat mengurangi kemungkinan kesalahan yang terbawa ke tahap PCB layout.

4. Proses troubleshooting menjadi lebih mudah karena masalah ditemukan pada tahap schematic sebelum desain fisik PCB dibuat.

Dengan kata lain, ERC membantu memastikan bahwa rangkaian secara logika dan hubungan listrik sudah diperiksa sebelum diterjemahkan menjadi bentuk fisik PCB.

 

Baca juga: Schematic Editor pada Software PCB: Fungsi, Cara Kerja dan Langkah Membuat Rangkaian Elektronik

 

 

 

 

 

 

 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!