Fiziksel olarak, PCB'yi şasi toprağına bağlamak gürültüyü nasıl azaltır?

Bunun yinelenebileceğini anlıyorum Şasi toprakları dijital toprağa bağlanmalı mı? ancak bu konudaki cevaplar, anladığım açık güvenlik kaygılarının yanı sıra, kasayı neden PCB topraklamasına bağlaması gerektiğini açıklamıyor .

Benim mantığım şudur: Hassas analog devrelere sahip bir PCB'im varsa, metal bir kasaya koymalı ve PCB'imden yalıtılmış tutmalıyım. Şasi, PCB'mi dış EM gürültüsünden koruyan ve aynı zamanda (örneğin) RF PCB'imden yayılan gürültüyü engelleyen faraday bir kafes görevi görür. Güvenlik endişe verici değilse, ikisini bağlamak için hiçbir neden göremiyorum. draeth'in yukarıda belirtilen bağlantıdaki cevabı buna katılıyor gibi görünüyor.

Bununla birlikte, çok bilgili kişilerden gelen geleneksel bilgelik, gürültüyü ve EMI'yi azaltmak için metal şasiye düşük bir empedans yolu oluşturulması gerektiğini söylüyor.

Bu neden yapılmalı? Zemini şasiye bağlayarak, devrelerini dışarıdan gelen gürültüye maruz bırakacak gibi görünüyor. Ve ayrıca dış gürültüye maruz!

Bu tartışmalı başka bir soru olacak, bu yüzden ben güvenilir buluyorum bir kaynak (ders kitabı), Mark Montrose tarafından EMC ve Basılı Devre Kurulu alıntı yapmak ve zaman zaman teklif edeyim . İlk olarak, olağan terminolojiye girelim:

• emniyet topraklaması = toprağa düşük empedanslı bir yolla bağlanan toprak
• sinyal voltajı (referans) toprak, örneğin PCB üzerindeki toprak düzlemi

Şimdi potansiyel olarak şok edici bir alıntı (s. 249):

İki topraklama yönteminin bağlantısı belirli bir uygulama için uygun olmayabilir ve EMC sorunlarını daha da kötüleştirebilir. [...] Topraklama ile ilgili yaygın yanılgılar vardır. Çoğu analist, toprağın iyi bir toprağın devre gürültüsünü azalttığı geçerli bir dönüş yolu olduğuna inanmaktadır. Bu inanç, birçoğunun, genellikle bir binanın ana topraklama yapısı yoluyla, gürültülü RF akımını dünyaya batırabileceğimizi varsaymasına neden olur. Bu, sinyal voltaj referansını değil, güvenlik topraklamasının tartışılması durumunda geçerlidir. Bir RF geri dönüş yolu zorunlu olmasına rağmen, zemin potansiyelinde olması gerekmez. Boş alan zemin potansiyelinde değildir .

(Vurgu madeni).

Böylece (eğer söylenmesi gerekiyorsa), bir PCB'nin (veya çok kartlı bir cihazda, birkaç PCB'nin) toprağın metal kasaya / şasiye topraklanması olmasa bile toprağa bağlanmasına ne dersiniz / emniyet alanı? (Örneğin bir plastik muhafaza içine yerleştirilmiş bir Faraday kafesi olabilir.)

Öncelikle başka bir şeyi temizlemeliyiz: çok kartlı bir sisteminiz varsa, sinyallerin / bileşenlerin hızı genellikle 1 Mhz veya daha az olduğunda, tek noktalı topraklama (aka "kutsal" toprak, şaka yapmaz) uygundur ses devreleri, şebeke güç sistemleri, vb. Bilgisayar gibi daha yüksek çalışma frekansları için çok noktalı topraklama kullanılır. Karışık frekanslar için her ikisi de aşağıda gösterildiği gibi hibrit bir topraklama tekniğiyle birleştirilir (Montrose'un kitabından şekil):

Ve işte temel olarak, Montrose'un kitabında (s. 274) kızaklı bir sistem bağlamında (örn. Tipik masaüstü bilgisayarınız) açıklanan yüksek frekanslı sistemler için çok noktalı topraklama istediğiniz:

PCB'den üretilen RF alanları [...] metalik bir yapıya bağlanır. Sonuç olarak, yapıda RF girdap akımları gelişecek ve bir alan dağılımı oluşturacak şekilde birim içinde dolaşacaktır. Bu alan dağılımı diğer devrelere bağlanabilir [...] Bu [girdap] akımları, dağıtıcı transfer empedansları ve daha sonra arka panele geri bağlanarak ilmiği kapatma girişimleri yoluyla kart kafesine bağlanır. Arka panel ile kart kafesi arasındaki ortak mod referans empedansı, dağıtıcı "tahrik kaynağından" (girdap akımlarının) önemli ölçüde düşük değilse, arka panel ve kart kafesi arasında bir RF voltajı geliştirilecektir. [...] Basitçe söylemek gerekirse, arka panel ve kart kafesi arasındaki ortak mod spektral potansiyeli kısaltılmalıdır.

Masaüstü bilgisayar anakartınızın neden (metalik) kasaya sabitleyen tüm vidalardan elektrik bağlantıları olduğunu merak ettiyseniz, bu yüzden oradalar.

Not: Joffe ve Lock'un Topraklama Gerekçeleri, "PCB Dönüş Düzlemlerini Şasiye Dikmenin Amacı" başlıklı bölümlerinde hemen hemen aynı açıklamaları veriyor , bu yüzden uzmanların bu konuda hemfikir olduğunu düşünüyorum.

Daha spesifik olarak, geleneksel bilgelik şasi toprağına tam olarak bir düşük empedanslı bağlantıya sahip olmaktır. Genellikle voltaj regülatörüne çok yakındır.

Tek bir bağlantı olması önemlidir. Kasanın metal ve tamamen kapalı olması ve dolayısıyla Faraday kafesi gibi davranması şartıyla kasanın üzerinde ve çevresinde akan gürültü akımları olacaktır. Ancak, yalnızca tek bir yere bağlandığınız sürece, şasi çevresinde akan akımlar devrenizden akamaz. Yapamazlar, çünkü yol yok.

Ancak, iki bağlantınız varsa, o zaman bu iki nokta arasında herhangi bir voltaj varsa (muhtemelen, tüm gürültü verilir), o zaman gürültü akımı devrenizden akabilir.

Öyleyse, neden sıfır bağlantı olmasın? Bunu bir düşün. Kabloları nasıl alırsınız? Pillerle çalışıyorsa ve herhangi bir giriş veya çıkışa sahip değilse, her şeyi bir Faraday kafesine koyabilirsiniz ve bu oldukça iyi çalışabilir. Kesinlikle bu, bazıları toprağa atıfta bulunulan en az birkaç harici bağlantıya sahip olan çoğu devre için mümkün değildir, bu nedenle bunlara bir yere bağlanmanız gerekir.

Neden bu harici bağlantılar, kasaya elektriksel olarak bağlanmamaları için yalıtılmış bir konektör yoluyla kasadaki bir delikten geçmiyor? Öyleyse, bu kablolardaki ortak mod gürültüsü, delikten ve kasanın içinden gelecektir. Hiç vakanız da olmayabilir.

İdeal olarak, içerideki veya dışarıdaki kabloların blendajı metal şasiye bağlanır. Bunu topolojik olarak düşünüyorsanız, kasa kablo blendajının daha şişman bir bölümü gibidir ve devreniz kablonun içindedir.

Kutunun dışında başka ne pcb bağlı olduğunu kendinize sormalısınız. Pcb'ye bir kablo takılırsa, pcb'ye kablo yoluyla gürültü girerek ekranı kötü bir şekilde yok edersiniz. Şimdi kablo telleri ile girdiğiniz karışıklıktan kurtulmak için sinyal zeminden şasiye düşük empedanslı bir yol eklemeye yardımcı olup olmadığı duruma bağlıdır. Gürültüden doğrudan kapasitörler ve kablo blendajının 360 derece bağlanmasıyla şasiye girdiği noktada kurtulursanız, hala haklısınız. Çoğunlukla bu çok pratik değildir ve sinyal toprağınızın şasiye giden gürültü yolunun bir parçası olmasına izin verilmesi tavsiye edilir.