Jak podłączyć osłony USB / Ethernet do obudowy lub uziemienia cyfrowego

Z jednej strony mam płytkę drukowaną z kilkoma złączami USB i RJ-45 Ethernet. Jestem jednak dość zdezorientowany co do tego, jak dokładnie mam podłączyć do nich szpilki SHIELD.

Dotyczy to urządzenia hosta, które będzie łączyć się z urządzeniami peryferyjnymi. Zapewnia regulowaną moc 5 V 10 A przez zewnętrzny zasilacz i jest przeznaczony do stosowania wewnątrz pojazdu.

Znalazłem to pytanie ( czy uziemienie podwozia powinno być podłączone do uziemienia cyfrowego? ) Wraz z innymi, co nieco mi pomogło, ale nadal jestem zdezorientowany. Przyjęta odpowiedź mówi, że należy używać otworów montażowych, ale nie jestem pewien, czy w pełni rozumiem. Nie jestem pewien, czy otwory montażowe łączą bezpośrednio podwozie / uziemienie cyfrowe, czy tylko łączą się z metalową obudową. Przyjąłem później.

Jeszcze bardziej mylące: Co jeśli chciałbym użyć plastikowej obudowy? Wolałbym plastik, ale zakładam, że metal lepiej chroniłby go przed EMI wewnątrz pojazdu.

Oto ( bardzo uproszczony) przykład mojego obecnego układu.

I schemat (na wszelki wypadek, niezbyt przydatny)

• Styki ekranu łączą się z płaszczyzną CHASSIS , która jest izolowana od cyfrowego GND . Fizyczna obudowa złączy powinna również dotykać metalowej obudowy.
• CHASSIS płaszczyzna jest połączona z metalową obudową za pomocą otworów montażowych / śrub.
• Zasilacz GND jest podłączony do metalowej obudowy przez lewy dolny otwór montażowy. To z kolei łączy GND z CHASSIS poprzez samą metalową obudowę.

Czy zastanawiam się nad tym? Czy powinienem po prostu podłączyć piny osłony do GND i nazwać to dniem?

Być może myślisz o tym, ale nie musi to zależeć od tego, jakie jest twoje zgłoszenie, i jeśli musisz przejść jakiekolwiek kontrole prawne dotyczące produktu. Ogólnym pomysłem jest przetaczanie ESD do uziemienia przez podwozie i z dala od elektroniki. Zależy to od tego, czy obudowa jest izolowana czy nie. Inną rzeczą, o której należy pamiętać, jest to, że RF może przepływać przez ekran, a RF należy wziąć pod uwagę, jeśli musisz zbudować produkt, który przejdzie testy emisji (kable są świetnymi antenami, a nawet mogą pomóc w indukowaniu pioruna RF na twojej płycie) . Na razie porozmawiam o ESD. Dobrym odniesieniem do wszystkich rzeczy ESD i RF jest ta książka Electromagnetic Compatibility Engineering autorstwa Henry W. Ott. Zacytuję to

Gdzie więc powinny być podłączone ekrany kabli, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe i filtry I / O, gdy produkt znajduje się w plastikowej obudowie? Istnieją trzy możliwości, jak następuje:

1. Do płaszczyzny uziemienia obwodu (najgorszy wybór)
2. Do oddzielnej płaszczyzny uziemienia we / wy, jak omówiono w rozdz. 12.4.3
3. Do osobnej dużej metalowej płyty dodanej na dole produktu (najlepszy wybór)

W twoim przypadku, jeśli żaden z kabli nie wyjdzie na zewnątrz pojazdu, nie martwię się zbytnio o RF. Jeśli kable nie będą miały kontaktu z ludźmi (zakopanymi w desce rozdzielczej), też nie martwię się zbytnio. Gdybym przechodził przez ludzi obok ludzi, martwiłbym się. Możesz myśleć o ziemi pojazdu jak o ziemi. Samochód może pobierać ładunek, ale działa również jak klatka Faradaya, więc wszystko w środku będzie bliskie zeru (z wyjątkiem czegoś takiego, jak naładowane pokrycie siedzenia, każdy metal podłączony do podwozia będzie bliski 0V (0V jest napięcie w stosunku do samochodu, a nie do uziemienia)).

W tej samej książce umieściłem również obraz tłumiący ESD w metalowej obudowie:

Podłącz piny osłony do GND, a następnie poprowadź przewód uziemiający / metalową obudowę do czegoś innego w uziemionym pojeździe, abyś miał miejsce na „hałas”. W większości pojazdów prawie każda metalowa powierzchnia jest uziemiona do (-) zacisku akumulatora (chyba że masz dziwny + pojazd naziemny). Możesz wyciągnąć uziemienie z drutu radiowego, metalowego wspornika montażowego ramy, pobliskiego elementu ramy itp.

Istnieją dwa podejścia do tego problemu, które mają sens:

1. Podłącz masę obudowy i masę sygnału do ramy w wielu punktach, ale nie łącz ich ze sobą
2. Połącz masę podwozia z podwoziem, a pozostałe otwory montażowe pozostaw izolowane , a następnie podłącz masę podwozia do masy sygnałowej w miejscu, w którym sygnały przecinają podział płaszczyzny.

Podejście 1 (twoje obecne podejście) zapewnia dobre połączenie (niskiej L) wysokiej częstotliwości, dlatego jest używane w aplikacjach takich jak płyty główne komputerów. Jednak wiąże się to z pewnym kosztem - może pozwolić prądom o niskiej częstotliwości wpływać do masy sygnałowej z obudowy, co następnie powoduje problem z szumem ze względu na wspólne sprzężenie impedancji w masie sygnałowej.

Podejście 2 eliminuje ryzyko powstawania pętli i sprzężenia o wspólnej impedancji, ale grozi wzbudzeniem wnętrza skrzynki z płaszczyzną uziemienia działającą jak antena łatkowa zasilana z krawędzi w RF - najbardziej niepożądane, szczególnie jeśli masz skrzynkę, która źle zatrzymuje się RF. Można go również stosować z plastikowymi skrzynkami bez dodatkowej pracy - podejście 1 wymaga, aby śruby płyty połączyć z zmodernizowaną płaszczyzną obrazu lub osłoną wewnętrzną, aby zapewnić ciągłość.

Co do plastikowych vs. metalowych skrzynek - metalowa skrzynka może zapewniać dobre ekranowanie EMI, ale musi być zaprojektowana z pewną ostrożnością, aby uniknąć przypadkowych anten szczelinowych w szwach mechanicznych. Plastikowe skrzynki mogą mieć wbudowane ekranowanie EMI lub zmodernizowane przy użyciu wewnętrznej warstwy folii; jeśli jednak nie jest używana ogólna osłona EMI w plastikowym pudełku, absolutnym minimum polecam gdzieś w pudełku blachę, która służy jako płaszczyzna obrazu. (Może to być to samo, co płyta uziemiająca ESD.)