Как мне проложить экран USB-разъема на печатной плате? Должен ли он быть подключен к плоскости GND прямо там, где находится USB, или экран должен быть изолирован от GND, или он должен быть подключен к земле через микросхему защиты от электростатического разряда, высокоомный резистор или предохранитель?
PS. Должен ли я разместить соединения экрана на схеме или просто проложить их на печатной плате?
Для того, чтобы экран был эффективным, требуется подключение к заземлению экрана с как можно более низким импедансом. Я думаю, что те, кто рекомендует резисторы, или вообще не подключают его к земле, или строго говорят о вашем цифровом логическом заземлении и предполагают, что у вас есть отдельное заземление экрана. Если у вас металлический корпус, это будет заземление вашего экрана. В какой-то момент цифровое заземление должно соединиться с заземлением экрана. По причинам, связанным с электромагнитными помехами, эта единственная точка должна находиться рядом с вашей областью ввода-вывода. Это означает, что лучше всего расположить разъем USB с любыми другими разъемами ввода-вывода вокруг одной секции платы и разместить экран на точке логического заземления в этом месте. Есть некоторые исключения из правила одной точки, если у вас есть цельный металлический корпус без каких-либо отверстий, например, несколько точек подключения могут быть полезны. В любом случае, при соединении экрана с землей некоторые могут рекомендовать использовать резистор или конденсатор (или оба), но редко есть разумная причина для этого. Вам нужно соединение с низкой индуктивностью между ними, чтобы обеспечить путь для синфазного шума. Зачем отводить шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, обычно приводимая для такой тактики, - это предотвращение контуров заземления, но вы говорите о USB, контуры заземления, скорее всего, не будут проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит появление контуров заземления, но она также сделает вашу защиту практически неэффективной. Зачем отводить шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, обычно приводимая для такой тактики, - это предотвращение контуров заземления, но вы говорите о USB, контуры заземления, скорее всего, не будут проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит появление контуров заземления, но она также сделает вашу защиту практически неэффективной. Зачем отводить шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, обычно приводимая для такой тактики, - это предотвращение контуров заземления, но вы говорите о USB, контуры заземления, скорее всего, не будут проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит появление контуров заземления, но она также сделает вашу защиту практически неэффективной.
Херни Отт обсуждает это в своей книге «Электромагнитная совместимость». Вы должны смотреть на это с более широкой картины. IE, что делает щит?
Для низкочастотных сигналов экран используется для защиты передаваемого сигнала. Вы хотите, чтобы радиосигналы линии электропередач / AM / FM не смешивались с вашим сигналом, потому что это будет мешать нормальной работе. Поэтому вы не должны связывать GND на обоих концах. Заземляющие контуры вызовут небольшие помехи в вашем сигнале, поэтому контур заземления должен быть разорван. Это не означает, что вы оставляете щит висеть. Вы должны привязать экран кабеля к вашему корпусу, и при необходимости (как в случае с коаксиальным кабелем) вы можете привязать заземление своей цепи к этой же точке. Вы хотите использовать одноточечное заземление как можно чаще для низких частот по вышеуказанным причинам.
Однако для высокочастотных сигналов верно обратное. Обычно это цифровые сигналы на очень высоких частотах. Даже если некоторый шум все же возникнет, цифровая природа электроники, а также фильтрация должны легко поддерживать нормальную работу. Вы хотите уменьшить излучение сигналов данных, а НЕ защитить его от излучения. По этой причине путь с наименьшим импедансом должен быть подключен к экрану на ОБОИХ концах. Да, будут контуры заземления и шум, но это не имеет значения. В случае высокой частоты предпочтительнее многоточечное заземление.
Проверьте, указывает ли производитель вашего USB-чипа, что вам следует использовать. Я почти уверен, что Cypress рекомендует резистор 1 МОм и колпачок 4,7 нФ, соединяющий экран с землей. Два отверстия экрана должны быть соединены очень большой дорожкой (кажется, они предлагали 100 мил?)
Возможно противоречащие друг другу рекомендации:
Корпус розетки должен быть соединен с заземляющей пластиной печатной платы.
[Но связано через что?]
Руководство Cypress по успешному проектированию оборудования EZ-USB®FX2LP™ (ранее — Рекомендации по компоновке высокоскоростных USB-плат ):
- Подключите соединение SHIELD к GND через резистор. Это помогает изолировать его и снижает электромагнитные и радиопомехи. Держите этот резистор рядом с разъемом USB. Для получения правильного значения могут потребоваться некоторые эксперименты.
- Обеспечьте плоскость для экрана USB на сигнальном слое рядом с плоскостью VCC, которая не больше, чем заголовок USB.
Рекомендации Intel по проектированию электромагнитных помех для USB-компонентов :
Основной проблемой обеспечения соответствия требованиям электромагнитных помех полноскоростных устройств является предотвращение попадания высокочастотной энергии на экран.
В полноскоростных устройствах используется экранированный кабель, для которого требуется, чтобы оболочка разъема была привязана к заземляющей пластине. Важно отметить, что плоскость заземления не ведет себя как эквипотенциальная поверхность на высоких частотах. Расположение контакта оболочки разъема с плоскостью Gnd имеет решающее значение. Соединение должно быть выполнено в самой тихой области заземляющего слоя, чтобы предотвратить попадание шума от заземляющего слоя на экран...
и т.д.
Google для "рекомендаций по USB"
Экран не должен быть заземлен. Конечно, он заземлен на принимающей стороне.
Я основывал проект на спецификации дизайна, требующей резистора 33k, соединяющего экран USB с заземляющей пластиной. Это был проект для радиолюбителей, поэтому моя печатная плата была удобно размещена рядом с чувствительным детектором электромагнитных помех!
В моем случае мне пришлось удалить резистор 33k и закоротить экран USB непосредственно на заземляющий слой моей печатной платы, чтобы устранить электромагнитные помехи.
Опасность прямого подключения вашего экрана к земле заключается в том, что если два устройства имеют «земли» с разными потенциалами и от этих источников может поступать значительный постоянный ток, это соединение может служить предохранителем между двумя системами питания.
Помните, что конденсатор почти полностью закорочен на своей резонансной частоте и обычно проводит в довольно широком диапазоне вокруг этой частоты, поэтому конденсатор между заземлением экрана и заземлением системы часто является необходимым компромиссом.
Я проектирую автомобильную шину данных, и некоторые стандарты требуют, чтобы только одно устройство подключало экран напрямую к земле, а остальные устройства должны делать это через последовательный RC. Автомобильная шина данных имеет значительно более низкую скорость, чем USB 2.0, но риски должны быть аналогичными. Однако USB 3.0 может быть сложно правильно обслуживать без надежного экранирующего соединения. Это (от 5 до 10 ГГц) выходит за рамки моего текущего опыта проектирования.
Что ж, поскольку, похоже, нам нужен другой ответ, я проголосую за заземление через микросхему защиты от электростатического разряда, такую как USBLC6 . Это хорошо сработало для меня в нескольких проектах — без видимого разрушения компонентов из-за электростатического разряда и без проблем с целостностью данных. Я чувствую, что было бы по крайней мере немного подозрительно, если бы STmicroelectronics производила такой чип и знала, что резистор, конденсатор или короткое замыкание на землю были бы так же хороши.
Я не знаю, является ли этот успех результатом того, что это правильный поступок, или это просто глупая удача. Учитывая широкий спектр ответов, у меня возникнет соблазн сказать, что никто этого не делает.
На работе мы подключаем разъемы Ethernet прямо к земле. Насколько я знаю, это то же самое, что и рассматриваемая проблема, хотя кабель Ethernet не передает сигнал заземления. Кажется, это работает, и это решил кто-то с большим опытом, чем я.
Я использую резистор между 10K и 50K. IIRC Я видел значение 33K в примечаниях к применению FTDI.
Все соединения я бы указал на схеме.
См. EMI и USB , в котором рекомендуется заземлять оба конца, чтобы предотвратить передачу электромагнитных помех на частотах, используемых для передачи данных USB.
Проблема не только в электромагнитных помехах. Вы должны знать, что каждый раз, когда вы подключаете кабель к разъему, вы получаете разряд разряда ESD. Это опасно для электроники. Поэтому я бы никогда не подключил usb-шилд напрямую к земле.
Я думаю, что чип защиты от электростатического разряда и более толстые дорожки с более чем 100 милами между экраном и землей были бы хорошим выбором.
Кроме того, больше швов вокруг экрана обеспечивает клетку Фарадея для шума.
Я разработал несколько плат и всегда использовал чип FTDI (FT245R). В техническом описании четко указано, что экран должен быть подключен к GND. Тот же самый GND чипа, который является заземлением печатной платы!
эндолит
XTL
Ворак