Структура разъема usb 2.0 [дубликат]

Металлический кожух вокруг разъемов USB называется «экраном».

Экран служит двум целям: (1) для защиты от электростатических разрядов, передаваемых по радиоканалу, и (2) для защиты от внутреннего высокочастотного шума и соответствия нормам излучения для уровней электромагнитных помех. Эти два процесса имеют разные электрические характеристики, поэтому обработка соединения экрана должна быть несколько более сложной, чем просто заземление. Это также зависит от того, портативное ли это устройство, или стационарное оборудование.

(1) Событие электростатического разряда представляет собой высоковольтный однократный импульс разряда длительностью около 50 нс. Целью экранирования является перехват плазменной нити и направление тока разряда (10-50 А) в сторону от сигнальной земли на выводах ИС. Поэтому лучше всего надежно заземлить экран на заземляющую пластину системы и шасси.

(2) Электромагнитные помехи: USB использует высокоскоростную передачу сигналов, в которой используются внутренние частоты переключения 480 МГц и более высокие гармоники. Даже если внешняя сигнализация является дифференциальной по экранированному биаксиальному кабелю (что должно подавлять прямые излучения), внутренняя работа цифровой электроники и несбалансированные обратные токи создают так называемый «дребезг земли». По сути, заземление цифрового сигнала в устройстве шумное, дребезжащее. Если экран соединить напрямую с этой землей, то проводящая оплётка вдоль всего кабеля USB будет излучать как хорошую антенну. Поэтому экран должен быть отключен от цифровой земли.

Как видим, эти требования противоречивы. Отраслевое решение заключается в использовании развязывающей цепи между кожухом экрана и сигнальной землей. Разные производители рекомендуют несколько разные решения для этого фильтра. Погуглив что-то вроде [ЭМС-экранирование и защита от электростатического разряда компьютерных интерфейсов], вы получите множество рекомендаций, LC, RC и т. д.

Я предпочитаю использовать керамический конденсатор 0,1 мкФ размера 0603 с резистором около 330 Ом для обеспечения гальванического пути. Фильтр работает на специфике именно этого размера керамических колпачков. Эти конденсаторы имеют импеданс емкостного типа на частотах до 10-20 МГц (поэтому импульс длительностью 50 нс хорошо связывается с заземлением и рассеивается в источниках питания), но на частотах выше 50 МГц он становится индуктивным, так что если он обеспечивает хорошую помехоустойчивость. -отвязка экрана кабеля от зашумленной цифровой земли.

Внешний металлический экран USB-разъема является частью экранирования или экранирования кабеля. Кабель будет иметь либо оболочку из плетеной проволоки, которая соединена с металлическими частями разъема, либо кабель будет иметь обертку из проводящей фольги, которая перемешана с одним оголенным проводом, который соединяется с частью экрана разъема.

При подключении кабеля к сопрягаемому оборудованию металлический экран разъема кабеля соприкасается с таким же экраном разъема на оборудовании. Экраны разъемов оборудования подключаются к шасси или внутренней системе заземления изделия. Одной из целей этой системы экранирующих соединений является обеспечение одинакового потенциала двух подключенных систем.

Чаще всего подключение экрана разъема оборудования осуществляется к тому же узлу внутренней схемы, что и провод USB GND. Тщательный дизайн часто используется для размещения вещей таким образом, чтобы экран шунтировал внешние электрические помехи, такие как электростатические разряды (ESD), непосредственно на шасси по кратчайшему пути к возможному соединению заземляющего провода. Это шунтирование пытается удержать как можно больше высоковольтных электростатических разрядов от внутренней схемы, где это может привести к повреждению электроники.

Еще одной целью экранирования является предотвращение передачи внутренних радиочастотных сигналов продуктов на кабель. Часто бывает необходимо сделать так, чтобы USB-разъем продукта экранировал часть системы защиты от электромагнитных помех, чтобы предотвратить выход радиочастотных утечек за допустимые пределы.

Внешний металлический разъем представляет собой экран USB-разъема. Это защитит провода от электромагнитных помех. Обратите внимание, что экран не должен служить соединительным проводом, т.е. должен быть заземлен только с одного конца.