Я работаю над печатной платой, которая имеет экранированные разъемы RJ45 (ethernet), RS232 и USB и питается от адаптера питания 12 В переменного / постоянного тока (я понижаю 5 В и 3,3 В на плате). Вся конструкция заключена в металлический корпус.
Экраны разъемов ввода/вывода подключены к плоскости CHASSIS_GND на периферии печатной платы, а также контактируют с передней панелью металлического шасси. CHASSIS_GND изолирован от цифрового GND рвом (пустотой).
Вот вопрос: Должен ли CHASSIS_GND быть каким-либо образом привязан к цифровой плоскости GND? Я прочитал бесчисленное количество заметок к приложениям и руководств по компоновке, но кажется, что у всех разные (а иногда и кажущиеся противоречивыми) советы о том, как эти две плоскости должны быть соединены вместе.
До сих пор я видел:
Я нашел эту статью Генри Отта ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ), в которой говорится:
Сначала я скажу вам, что вы не должны делать, то есть делать одноточечное соединение между заземлением цепи и землей шасси на источнике питания... заземление цепи должно быть подключено к шасси с помощью соединения с низкой индуктивностью в I /O площадь доски
Кто-нибудь может практически объяснить, как выглядит «соединение с низкой индуктивностью» на такой плате?
Кажется, что существует множество причин электромагнитных помех и электростатических разрядов для замыкания или разъединения этих плоскостей друг с другом, и иногда они противоречат друг другу. У кого-нибудь есть хороший источник понимания, как связать эти самолеты вместе?
Это очень сложный вопрос, поскольку он касается электромагнитных/радиопомех, электростатического разряда и безопасности. Как вы заметили, есть много способов справиться с шасси и цифровым заземлением — у каждого есть свое мнение, и все думают, что другие люди не правы. Просто чтобы вы знали, они все не правы, а я прав. Честный! :)
Я сделал это несколькими способами, но мне кажется, что лучше всего работает тот же способ, что и на материнских платах ПК. Каждое монтажное отверстие на печатной плате соединяет сигнальную землю (также известную как цифровая земля) непосредственно с металлическим корпусом через винт и металлическую стойку.
Для разъемов с экраном этот экран соединяется с металлическим корпусом через максимально короткое соединение. В идеале экран разъема должен касаться корпуса, иначе на печатной плате должен быть крепежный винт как можно ближе к разъему. Идея здесь в том, что любой шум или статический разряд останутся на экране/шасси и никогда не попадут внутрь коробки или на печатную плату. Иногда это невозможно, поэтому, если он попадает на печатную плату, вы хотите как можно быстрее снять его с печатной платы.
Поясню: для печатной платы с разъемами сигнал GND подключается к металлическому корпусу с помощью монтажных отверстий. GND шасси соединяется с металлическим корпусом с помощью монтажных отверстий. Заземление шасси и заземление сигнала НЕ соединены вместе на печатной плате, вместо этого для этого соединения используется металлический корпус.
Затем металлическое шасси в конечном итоге подключается к контакту GND на трехконтактном разъеме питания переменного тока, а НЕ к нейтральному контакту. Когда мы говорим о 2-контактных разъемах питания переменного тока, возникает больше проблем с безопасностью, и вам придется поискать их, поскольку я не так хорошо разбираюсь в этих правилах / законах.
Свяжите их вместе в одной точке с резистором 0 Ом рядом с блоком питания.
Не делай этого. Это гарантирует, что любой шум в кабеле должен пройти ЧЕРЕЗ вашу цепь, чтобы добраться до GND. Это может нарушить вашу цепь. Причина использования резистора 0 Ом заключается в том, что это не всегда работает, и наличие резистора дает вам простой способ удалить соединение или заменить резистор колпачком.
Свяжите их вместе с одним конденсатором 0,01 мкФ/2 кВ рядом с блоком питания.
Не делай этого. Это разновидность резистора 0 Ом. Та же идея, но мысль в том, что крышка пропускает сигналы переменного тока, но не пропускает постоянный ток. Мне это кажется глупым, поскольку вы хотите, чтобы сигналы постоянного тока (или хотя бы 60 Гц) проходили, чтобы автоматический выключатель срабатывал в случае серьезного сбоя.
Соедините их вместе с резистором 1 МОм и конденсатором 0,1 мкФ параллельно.
Не делай этого. Проблема с предыдущим «решением» заключается в том, что шасси теперь плавает относительно GND и может накапливать заряд, достаточный для возникновения незначительных проблем. Резистор на 1 МОм должен предотвратить это. В остальном это идентично предыдущему решению.
Замкните их вместе резистором 0 Ом и конденсатором 0,1 мкФ параллельно.
Не делай этого. Если есть резистор 0 Ом, зачем заморачиваться с крышкой? Это всего лишь вариант других, но с большим количеством элементов на печатной плате, чтобы вы могли изменять их до тех пор, пока они не заработают.
Свяжите их вместе с несколькими конденсаторами 0,01 мкФ параллельно рядом с вводом-выводом.
Ближе. Рядом с вводом-выводом лучше, чем рядом с разъемом питания, так как шум не будет распространяться по цепи. Несколько колпачков используются для уменьшения импеданса и соединения элементов там, где это необходимо. Но это не так хорошо, как то, что я делаю.
Замкните их вместе непосредственно через монтажные отверстия на печатной плате.
Как уже упоминалось, мне нравится этот подход. Очень низкий импеданс, везде.
Свяжите их вместе с конденсаторами между цифровым заземлением и монтажными отверстиями.
Не так хорошо, как просто закоротить их вместе, так как импеданс выше, и вы блокируете постоянный ток.
Свяжите их вместе с помощью нескольких соединений с низкой индуктивностью рядом с разъемами ввода-вывода.
Вариации на одно и то же. С тем же успехом можно было бы назвать «множественные соединения с низкой индуктивностью» такими вещами, как «плоскости заземления» и «монтажные отверстия».
Оставьте их полностью изолированными (нигде не соединенными вместе)
Это в основном то, что делается, когда у вас нет металлического корпуса (например, полностью пластиковый корпус). Это становится сложным и требует тщательного проектирования схемы и компоновки печатной платы, чтобы сделать все правильно, и при этом пройти все нормативные испытания на электромагнитные помехи. Это можно сделать, но, как я уже сказал, это сложно.
Никогда не нужно использовать 0 резистор. Это обычная CYA от того, кто хотел 1) связать их вместе в одной точке 2) не был уверен и хотел иметь возможность сделать это и 3) если они были связаны вместе на схеме, они объединялись в нетлисте в единую плоскость, победив цель в единую точку 4) хотелось иметь возможность подкачки другого устройства, например шапки.
Также см. этот вопрос о дизайне «EMI Proof» .
Заземление шасси предназначено только для безопасности. Насколько я понимаю, лучше всего держать фактическую плоскость заземления схемы изолированной, а это означает, что шасси и цифровая земля подключаются только к источнику питания или снаружи. Это делается по нескольким причинам, но есть два больших преимущества:
Я полностью поддерживаю последнее предложение Дэвида Кесснера. В основном я имею дело с аналоговой схемой на уровне микровольт, где очень легко разрушить схему, связав вместе разные сигналы заземления. Просто оставьте их изолированными и позаботьтесь о конструкции печатной платы и развязке, чтобы избежать паразитных колебаний. Многое зависит от используемых частот и уровней сигнала. Только тщательное проектирование и ИСПЫТАНИЯ прототипа в шумных условиях подтвердят правильность конструкции. Прохождение тестов ESD и EMI обычно не связано.
На мой взгляд, причина того, что этот способ хорошо работает на ПК, заключается в том, что плата всего одна, а также близко к блоку питания. Мое собственное приложение - это один источник питания постоянного тока, но несколько печатных плат, расположенных далеко друг от друга. Для моего приложения, учитывая электромагнитные и радиочастотные помехи, я думаю, что лучший способ — привязать отрицательный выход постоянного тока источника питания к металлическому шасси/земляному заземлению сразу после источника питания в одной точке. Это означает, что на всех печатных платах не должно быть заземления шасси. Пары проводов от блока питания должны быть скручены. Если бы мне пришлось подключаться со стороны печатной платы, то некоторый обратный ток постоянного тока протекал бы через металлическое шасси, и это вызывает беспокойство по поводу шумоподавления. Когда у вас есть только одна печатная плата, все же лучше разместить эту единственную точку со стороны источника питания, потому что на многих источниках питания заземление постоянного тока связано с заземлением внутри самого источника питания. Это одноточечное соединение является жесткой связью с землей/шасси. Обратите внимание, что есть некоторые приложения, в которых неизбежно иметь многоточечное соединение заземления постоянного тока с шасси на стороне печатной платы, тогда в этом случае я бы рекомендовал использовать плавающее логическое заземление постоянного тока, что означает ваше логическое заземление и заземление постоянного тока. земля изолирована. Если вы сможете убедиться, что вы можете использовать единую наземную стратегию на практике, это поможет вам намного лучше с точки зрения захвата шума.
Подсоедините сигнальную землю печатной платы непосредственно к земле шасси через монтажные отверстия, обратный ток может не проходить через силовой кабель, так как земля шасси может иметь более низкий импеданс для обратного тока. Если это так, повлияет ли это на электромагнитные помехи кабелей? например, часть подавления излучения витой пары, основанная на той же величине, но обратном направлении тока.
EMBEDONIX.COM