Jak podłączyć osłonę złącza USB?

Jak mam trasować osłonę złącza USB na płytce drukowanej? Czy powinien być podłączony do płaszczyzny GND w miejscu, w którym znajduje się USB, czy też ekran powinien być izolowany od GND, czy też powinien być podłączony do uziemienia poprzez układ zabezpieczający przed ESD, rezystor o wysokiej rezystancji lub bezpiecznik?

PS. Czy powinienem umieścić połączenia ekranu na schemacie, czy po prostu poprowadzić je na płytce drukowanej?

Aby tarcza była skuteczna, wymaga połączenia możliwie niskiej impedancji z uziemieniem tarczy. Myślę, że ci, którzy zalecają rezystory lub w ogóle nie łączą go z uziemieniem, albo ściśle mówią o cyfrowej logice i zakładają, że masz oddzielne uziemienie ekranu. Jeśli masz metalową obudowę, będzie to uziemienie twojej tarczy. W pewnym momencie uziemienie cyfrowe musi połączyć się z uziemieniem tarczy. Z przyczyn EMI ten pojedynczy punkt powinien znajdować się blisko obszaru we / wy. Oznacza to, że najlepiej jest umieścić złącze USB z dowolnym innym złączem we / wy wokół jednej sekcji płyty i zlokalizować tarczę w punkcie logicznym uziemienia w tym miejscu. Istnieją pewne wyjątki od jednego punktu, zasada, jeśli masz solidną metalową obudowę bez żadnych otworów, na przykład pomocne może być wiele punktów połączenia. W każdym przypadku, w przypadku uziemienia od obwodu do obwodu niektórzy mogą zalecić użycie rezystora lub kondensatora (lub obu), ale rzadko jest to uzasadniony powód. Chcesz połączenia o niskiej indukcyjności między nimi, aby zapewnić ścieżkę dla szumu w trybie wspólnym. Po co kierować hałas poprzez pasożytniczą pojemność (np. Promieniować go do środowiska)? Jedynym powodem, dla którego podaje się takie taktyki, jest zapobieganie pętlom uziemienia, ale jeśli mówimy o USB, pętle uziemienia najprawdopodobniej nie będą stanowić problemu dla większości aplikacji USB. To prawda, że ​​taka taktyka zapobiegnie powstawaniu pętli uziemienia, ale sprawi, że osłona będzie praktycznie nieskuteczna. Chcesz połączenia o niskiej indukcyjności między nimi, aby zapewnić ścieżkę dla szumu w trybie wspólnym. Po co kierować hałas poprzez pasożytniczą pojemność (np. Promieniować go do środowiska)? Jedynym powodem, dla którego podaje się takie taktyki, jest zapobieganie pętlom uziemienia, ale jeśli mówimy o USB, pętle uziemienia najprawdopodobniej nie będą stanowić problemu dla większości aplikacji USB. To prawda, że ​​taka taktyka zapobiegnie powstawaniu pętli uziemienia, ale sprawi, że osłona będzie praktycznie nieskuteczna. Chcesz połączenia o niskiej indukcyjności między nimi, aby zapewnić ścieżkę dla szumu w trybie wspólnym. Po co kierować hałas poprzez pasożytniczą pojemność (np. Promieniować go do środowiska)? Jedynym powodem, dla którego podaje się takie taktyki, jest zapobieganie pętlom uziemienia, ale jeśli mówimy o USB, pętle uziemienia najprawdopodobniej nie będą stanowić problemu dla większości aplikacji USB. To prawda, że ​​taka taktyka zapobiegnie powstawaniu pętli uziemienia, ale sprawi, że osłona będzie praktycznie nieskuteczna.

Herny Ott omawia to w swojej książce „Inżynieria kompatybilności elektromagnetycznej”. Musisz spojrzeć na to z większego obrazu. IE, co robi tarcza?

W przypadku sygnałów o niskiej częstotliwości ekran służy do ochrony przesyłanego sygnału. Chcesz uniknąć łączenia sygnałów radiowych linii zasilającej / AM / FM z sygnałem, ponieważ zakłóca to normalne działanie. Dlatego nie wolno wiązać GND na obu końcach. Pętle uziemienia spowodują, że małe dźwięki sprzężą się z twoim sygnałem, dlatego pętla uziemienia musi zostać przerwana. Nie oznacza to, że tarcza pozostawia zawieszoną. Powinieneś przywiązać ekran kabla do swojej obudowy, a jeśli to konieczne (jak w przypadku kabla koncentrycznego), możesz przywiązać uziemienie obwodu do tego samego punktu. Chcesz zastosować uziemienie jednopunktowe w jak największym stopniu dla niskiej częstotliwości z powyższych powodów.

Jednak w przypadku sygnałów o wysokiej częstotliwości jest odwrotnie. Zazwyczaj są to sygnały cyfrowe o bardzo wysokich częstotliwościach. Nawet jeśli doszło do sprzężenia pewnego szumu, cyfrowy charakter elektroniki, a także filtrowanie powinny z łatwością utrzymać normalne działanie. Chcesz zmniejszyć emisję sygnałów danych, a NIE chronić je przed promieniowaniem. Z tego powodu ścieżka o najniższej impedancji powinna być podłączona do ekranu na OBU końcach. Tak, pojawią się pętle uziemienia i szum zostanie sprzężony, ale to nie będzie miało znaczenia. W przypadku wysokiej częstotliwości preferowane jest uziemienie wielopunktowe.

Sprawdź, czy producent Twojego układu USB określa, czego powinieneś użyć. Jestem prawie pewien, że Cypress zaleca rezystor 1M i nasadkę 4.7nf łączącą ekran z uziemieniem. Dwa otwory na osłonę powinny być połączone bardzo dużym śladem (wydaje mi się, że sugerowały 100 mils?)

4 Podłącz połączenie SHIELD do GND przez rezystor. Pomaga to w izolacji i zmniejsza emisje EMI i RFI. Trzymaj ten rezystor blisko złącza USB. Niektóre eksperymenty mogą być konieczne do uzyskania prawidłowej wartości.

5 Zapewnij płaszczyznę dla osłony USB na warstwie sygnałowej przylegającej do płaszczyzny VCC, która nie jest większa niż nagłówek USB.

http://www.cypress.com/?docID=4398

Głównym wyzwaniem związanym z kompatybilnością EMI przy pełnej prędkości jest zapobieganie sprzężeniu energii o wysokiej częstotliwości z ekranem.

Urządzenia o pełnej prędkości wykorzystują ekranowany kabel, który wymaga, aby płaszcz złącza był przywiązany do płaszczyzny uziemienia. Należy zauważyć, że płaszczyzna uziemienia nie zachowuje się jak powierzchnia ekwipotencjalna przy wysokich częstotliwościach. Lokalizacja zakończenia płaszcza złącza na płaszczyźnie Gnd ma kluczowe znaczenie. Połączenie należy wykonać w najcichszym obszarze płaszczyzny uziemienia, aby zapobiec sprzężeniu hałasu z płaszczyzną uziemienia z ekranem ...

http://www.ti.com/sc/docs/apps/msp/intrface/usb/emitest.pdf

itp.

Google za „wytyczne USB”

Tarcza nie powinna być uziemiona. Oczywiście jest uziemiony po stronie hosta.

Nie tylko EMI jest problemem. Musisz wiedzieć, że za każdym razem, gdy podłączasz kabel do złącza, dostajesz puls wyładowania ESD. Jest to niebezpieczne dla elektroniki. Więc nigdy nie podłączałbym USB-shild bezpośrednio do ziemi.

Projekt oparłem na specyfikacji projektu, wzywającej do rezystora 33k łączącego ekran USB z płaszczyzną uziemienia. To był projekt dla krótkofalówki, więc dogodnie moja płytka drukowana została umieszczona w pobliżu czułego detektora EMI!

W moim przypadku musiałem usunąć rezystor 33k i zewrzeć ekran USB bezpośrednio do płaszczyzny uziemienia mojej płytki drukowanej, aby wyczyścić EMI.

Niebezpieczeństwo bezpośredniego podłączenia ekranu do uziemienia polega na tym, że jeśli dwa urządzenia mają „masy” o różnych potencjałach i istnieje znacząca zdolność prądu stałego z tych źródeł, połączenie to może służyć jako bezpiecznik między dwoma systemami zasilania.

Pamiętaj, że kondensator jest prawie całkowicie pozbawiony swojej częstotliwości rezonansowej i ogólnie przewodzi w dość szerokim paśmie wokół tej częstotliwości, więc kondensator między masą ekranu a masą systemu jest często potrzebnym kompromisem.

Projektuję komunikacyjną magistralę danych samochodowych, a niektóre standardy wymagają, aby tylko jedno urządzenie łączyło ekran bezpośrednio z ziemią, a reszta urządzeń musi to robić za pośrednictwem serii RC. Motoryzacyjna magistrala danych ma znacznie niższą prędkość niż USB 2.0, ale ryzyko powinno być podobne. Jednak USB 3.0 może być trudny do utrzymania bez solidnych połączeń ekranowych. To (od 5 do 10 GHz) jest poza zakresem mojego obecnego doświadczenia projektowego.

Ponieważ wydaje się, że potrzebujemy innej odpowiedzi, oddam głos za uziemienie jej za pomocą układu zabezpieczającego ESD, takiego jak USBLC6 . Sprawdziło się dla mnie w kilku projektach - Bez widocznego zniszczenia komponentów przez ESD i bez problemów z integralnością danych. Wydaje mi się, że byłoby co najmniej trochę podejrzane, gdyby STmicroelectronics wyprodukował taki układ i zdaje sobie sprawę, że rezystor, kondensator lub zwarcie do masy byłyby równie dobre.

Nie wiem, czy ten sukces jest słuszny, czy tylko głupie szczęście. Biorąc pod uwagę różnorodność odpowiedzi, pokusiłbym się, by powiedzieć, że nikt tego nie robi.

W pracy łączymy gniazda Ethernet prosto do ziemi. AFAIK, to jest to samo, co problem, mimo że kabel Ethernet nie przenosi sygnału uziemienia. Wydaje się, że działa, i zdecydował ktoś z większym doświadczeniem niż ja.

Używam rezystora między 10K a 50K. IIRC Widziałem wartość 33K w nocie aplikacyjnej FTDI.

Umieściłbym wszystkie połączenia na schemacie.

Zobacz EMI i USB, który zaleca uziemienie obu końców, aby zapobiec transmisji EMI na częstotliwościach używanych do transmisji danych USB.

Zaprojektowałem kilka płyt i zawsze używałem układu FTDI (FT245R). Arkusz danych wyraźnie wskazuje, że ekran musi być podłączony do GND. Ten sam GND układu, który jest podstawą PCB!