Czy uziemienie podwozia powinno być podłączone do uziemienia cyfrowego?

Pracuję na płytce drukowanej, która ma ekranowane złącza RJ45 (Ethernet), RS232 i USB i jest zasilana z cegiełkowego zasilacza sieciowego 12V / DC (robię 5V i 3.3V obniżam na pokładzie). Cała konstrukcja zamknięta jest w metalowej obudowie.

Osłony złączy we / wy są połączone z płaszczyzną CHASSIS_GND na obwodzie płytki drukowanej, a także stykają się z przednim panelem metalowej obudowy. CHASSIS_GND jest izolowany od cyfrowego GND za pomocą fosy (void).

Oto pytanie: czy CHASSIS_GND powinien być w jakikolwiek sposób związany z cyfrową płaszczyzną GND? Czytałem niezliczone notatki o aplikacjach i przewodniki po układzie, ale wygląda na to, że wszyscy mają różne (i czasem pozornie sprzeczne) porady na temat tego, jak te dwie płaszczyzny powinny być ze sobą połączone.

Do tej pory widziałem:

• Zawiąż je w jednym punkcie za pomocą rezystora 0 Ohm w pobliżu zasilacza
• Połącz je z jednym kondensatorem 0,01 uF / 2 kV w pobliżu zasilacza
• Połącz je równolegle z rezystorem 1M i kondensatorem 0,1 uF
• Zewrzyj je równolegle z rezystorem 0 Ohm i kondensatorem 0,1 uF
• Połącz je razem z wieloma kondensatorami 0,01 uF równolegle w pobliżu wejścia / wyjścia
• Zewrzyj je razem bezpośrednio przez otwory montażowe na płytce drukowanej
• Połącz je za pomocą kondensatorów między cyfrowym GND a otworami montażowymi
• Połącz je za pomocą wielu połączeń o niskiej indukcyjności w pobliżu złączy we / wy
• Pozostaw je całkowicie odizolowane (nigdzie nie połączone)

Znalazłem ten artykuł Henry Ott ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ), który stwierdza:

Najpierw powiem ci, czego nie powinieneś robić, to znaczy wykonać jednopunktowe połączenie między masą obwodu a masą obudowy w zasilaczu ... masę obwodu należy podłączyć do obudowy za pomocą połączenia o niskiej indukcyjności w I / O obszar planszy

Czy ktoś jest w stanie wyjaśnić praktycznie, jak wygląda „połączenie o niskiej indukcyjności” na takiej płycie?

Wydaje się, że istnieje wiele przyczyn zakłóceń elektromagnetycznych i wyładowań elektrostatycznych powodujących zwarcie lub oddzielenie tych samolotów od siebie i czasami są one ze sobą sprzeczne. Czy ktoś ma dobre źródło zrozumienia, jak powiązać te samoloty?

Jest to bardzo złożony problem, ponieważ dotyczy EMI / RFI, ESD i bezpieczeństwa. Jak zauważyłeś, istnieje wiele sposobów radzenia sobie z podwoziem i cyfrowymi podstawami - wszyscy mają zdanie i wszyscy myślą, że inni ludzie się mylą. Po prostu wiesz, że wszyscy się mylą, a ja mam rację. Szczery! :)

Zrobiłem to na kilka sposobów, ale sposób, który wydaje mi się najlepszy dla mnie, to ten sam sposób, w jaki robią to płyty główne komputerów PC. Każdy otwór montażowy na płytce drukowanej łączy sygnał gnd (inaczej uziemienie cyfrowe) bezpośrednio z metalową obudową poprzez śrubę i metalowy wspornik.

W przypadku złączy z ekranem, ekran ten jest połączony z metalową obudową poprzez możliwie najkrótsze połączenie. Idealnie osłona złącza dotykałaby obudowy, w przeciwnym razie śruba montażowa znajdowałaby się na płytce drukowanej jak najbliżej złącza. Chodzi o to, że wszelkie zakłócenia lub wyładowania elektrostatyczne pozostałyby na osłonie / podwoziu i nigdy nie dostałyby się do skrzynki lub na płytkę drukowaną. Czasami nie jest to możliwe, więc jeśli dotrze do płytki drukowanej, chcesz ją jak najszybciej usunąć.

Wyjaśnię to jasno: w przypadku płytki drukowanej ze złączami sygnał GND jest podłączony do metalowej obudowy za pomocą otworów montażowych. GND podwozia jest podłączony do metalowej obudowy za pomocą otworów montażowych. GND obudowy i Signal GND NIE są połączone razem na płytce drukowanej, ale zamiast tego użyj metalowej obudowy do tego połączenia.

Metalowa obudowa jest następnie ostatecznie podłączana do styku GND 3-bolcowego złącza zasilania prądem przemiennym, NIE do styku neutralnego. Jest więcej problemów z bezpieczeństwem, gdy mówimy o 2-bolcowych złączach zasilania prądem przemiennym - i musisz je sprawdzić, ponieważ nie jestem tak dobrze zaznajomiony z tymi przepisami / przepisami.

Zawiąż je w jednym punkcie za pomocą rezystora 0 Ohm w pobliżu zasilacza

Nie rób tego Takie postępowanie zapewni, że wszelkie szumy na kablu będą musiały podróżować PRZEZ obwód, aby dostać się do GND. Może to zakłócić obwód. Powodem dla rezystora 0 Ohm jest to, że nie zawsze to działa, a posiadanie rezystora zapewnia łatwy sposób na usunięcie połączenia lub zastąpienie rezystora nasadką.

Połącz je z jednym kondensatorem 0,01 uF / 2 kV w pobliżu zasilacza

Nie rób tego Jest to wariacja na temat rezystora 0 omów. Ten sam pomysł, ale myśl jest taka, że ​​nasadka pozwoli na przejście sygnałów prądu przemiennego, ale nie prądu stałego. Wydaje mi się głupie, ponieważ chcesz, aby sygnały DC (lub co najmniej 60 Hz) przechodziły, aby wyłącznik wyskoczył, jeśli wystąpiła poważna awaria.

Połącz je równolegle z rezystorem 1M i kondensatorem 0,1 uF

Nie rób tego Problem z poprzednim „rozwiązaniem” polega na tym, że obudowa unosi się teraz w stosunku do GND i może zebrać ładunek wystarczający do spowodowania drobnych problemów. Rezystor 1M om ma temu zapobiec. W przeciwnym razie jest to identyczne z poprzednim rozwiązaniem.

Zewrzyj je równolegle z rezystorem 0 Ohm i kondensatorem 0,1 uF

Nie rób tego Jeśli jest rezystor 0 Ohm, po co zawracać sobie głowę nasadką? To tylko odmiana w stosunku do innych, ale z większą ilością rzeczy na płytce drukowanej, aby umożliwić zmianę rzeczy, aż zadziała.

Połącz je razem z wieloma kondensatorami 0,01 uF równolegle w pobliżu wejścia / wyjścia

Bliższy. W pobliżu wejścia / wyjścia jest lepsze niż w pobliżu złącza zasilania, ponieważ szumy nie przenikałyby przez obwód. Wiele nasadek służy do zmniejszania impedancji i łączenia rzeczy tam, gdzie się liczy. Ale to nie jest tak dobre jak to, co robię.

Zewrzyj je razem bezpośrednio przez otwory montażowe na płytce drukowanej

Jak wspomniano, podoba mi się to podejście. Wszędzie bardzo niska impedancja.

Połącz je za pomocą kondensatorów między cyfrowym GND a otworami montażowymi

Nie tak dobre, jak zwarcie ich razem, ponieważ impedancja jest wyższa i blokujesz DC.

Połącz je za pomocą wielu połączeń o niskiej indukcyjności w pobliżu złączy we / wy

Wariacje na temat tego samego. Może również nazywać „wiele połączeń o niskiej indukcyjności”, takie jak „płaszczyzny uziemienia” i „otwory montażowe”

Pozostaw je całkowicie odizolowane (nigdzie nie połączone)

Zasadniczo dzieje się to, gdy nie masz metalowej obudowy (jak plastikowa obudowa). To staje się trudne i wymaga starannego zaprojektowania obwodu i układu PCB, aby zrobić dobrze, i nadal przejść wszystkie testy regulacyjne EMI. Można to zrobić, ale jak powiedziałem, jest to trudne.

$\Omega$

Zobacz także to pytanie dotyczące projektu „EMI Proof” .

Jestem całkowicie za ostatnią sugestią Davida Kessnera. Zajmuję się głównie projektowaniem analogowym na poziomie mikro wolt, gdzie bardzo łatwo jest zniszczyć projekt, wiążąc ze sobą różne sygnały naziemne. Wystarczy zostawić je w izolacji i bardzo dobrze zadbać o konstrukcję PCB i odsprzęganie, aby uniknąć pasożytniczych oscylacji. Wiele zależy od używanych częstotliwości i poziomów sygnału. Tylko staranne zaprojektowanie i TESTOWANIE prototypu w hałaśliwych warunkach pokażą, czy projekt jest poprawny. Zaliczenie testów ESD i EMI jest zwykle niezwiązane.

Masa podwozia służy wyłącznie bezpieczeństwu. Z tego, co rozumiem, najlepiej jest utrzymywać izolowaną rzeczywistą płaszczyznę uziemienia obwodu, co oznacza, że ​​obudowa i uziemienie cyfrowe łączą się tylko z zasilaczem / poza nim. Odbywa się to z kilku powodów, ale dwie duże korzyści:

1. Znacznie mniejsze prawdopodobieństwo, że jakakolwiek energia radiowa z obudowy (lub jej elementów) wykryje przeciek w obwodach cyfrowych
2. Znacząco zmniejsza stopień, w którym podwozie będzie służyć jako „niezamierzony radiator” - np. Oscylacje i zmiany stanu w obwodach cyfrowych są znacznie rzadziej wzmacniane / promieniowane przez podwozie.

Moim zdaniem powodem, dla którego działa to dobrze na PC, jest fakt, że jest tylko jedna płyta, a także blisko zasilacza. Moje własne zastosowanie to jeden zasilacz prądu stałego, ale kilka oddalonych od siebie płytek drukowanych. W mojej aplikacji, biorąc pod uwagę EMI i RFI, myślę, że najlepszym sposobem jest powiązanie ujemnego wyjścia prądu stałego zasilacza z metalową obudową / uziemieniem bezpośrednio za zasilaczem w jednym punkcie. Oznacza to, że na wszystkich płytkach drukowanych nie powinno być uziemienia do obudowy. Pary przewodów od zasilacza powinny być skręcone. Gdybym musiał podłączyć po stronie PCB, wówczas pewien prąd powrotny prądu stałego przepływałby przez metalową obudowę i jest to problem związany z odbiorem szumu. Jeśli masz tylko jedną płytkę drukowaną, nadal lepiej jest umieścić ten jeden punkt po stronie zasilacza, ponieważ w wielu zasilaczach uziemienie prądu stałego jest powiązane z uziemieniem w samym zasilaczu. To połączenie jednopunktowe jest twardym połączeniem z ziemią / podwoziem. Należy pamiętać, że istnieją aplikacje, w których nie można uniknąć wielopunktowego podłączenia uziemienia DC do obudowy po stronie płytki drukowanej, wtedy w takim przypadku zaleciłbym skorzystanie z pływającego uziemienia logiki DC, co oznacza uziemienie logiki DC i uziemienie ziemia jest izolowana. Jeśli jesteś w stanie upewnić się, że możesz w praktyce stworzyć jedną strategię naziemną, pomogłoby ci to znacznie lepiej pod względem wychwytywania hałasu.

Podłącz uziemienie sygnału PCB bezpośrednio do uziemienia obudowy poprzez otwory montażowe, prąd powrotny może nie przepływać przez kabel zasilający, ponieważ uziemienie obudowy może mieć niższą impedancję dla prądu powrotnego. Jeśli tak, czy wpłynie to na EMI kabli? na przykład część eliminacji promieniowania skrętki oparta na tej samej wielkości, ale prądzie w przeciwnym kierunku.