USB / Ethernet Kalkanlarını Kasaya veya Dijital Topraklara Bağlama

Bir tarafta birkaç USB ve RJ-45 Ethernet konektörü olan bir PCB var. Yine de SHIELD pinlerini nasıl bağladığım konusunda oldukça kafam karıştı.

Bu, çevre birimleriyle arayüz oluşturacak bir ana cihaz içindir . Harici bir PSU tarafından düzenlenmiş 5V 10A güç sağlar ve bir aracın içinde kullanılması amaçlanmıştır.

Bu soruyu ( şasi toprağı dijital toprağa bağlanmalı mı? ) Diğerleriyle birlikte buldum ve bana biraz yardımcı oldu, ama hala kafam karıştı. Kabul edilen cevap, montaj delikleri kullandığını söylüyor, ancak tam olarak anladığımdan emin değilim. Montaj deliklerinin şasi / dijital toprakları doğrudan birbirine mi, yoksa sadece metal kasaya mı bağlandığından emin değilim. Daha sonra kabul ettim.

Daha da kafa karıştırıcı: Ya plastik bir muhafaza kullanmak istersem? Plastiği tercih ederim, ancak metalin araç içindeki EMI'ye karşı daha iyi koruyacağını varsayıyorum.

İşte mevcut düzenimin ( çok basitleştirilmiş) bir örneği.

Ve şematik (her ihtimale karşı, gerçekten yararlı değil)

• Kalkan pimleri , dijital GND'den izole edilen CHASSIS düzlemine bağlanır . Konektörlerin fiziksel muhafazası da metal kasaya dokunmalıdır.
• ŞASİ düzlemi montaj delikleri / vida ile metal muhafaza bağlanır.
• Güç kaynağı GND , metal muhafazaya sol alt montaj deliği ile bağlanır. Bu da, birbirine bağlayan GND için ŞASİ metali kendisini kapatılması yoluyla.

Bunu düşünüyor muyum? Kalkan pimlerini GND'ye bağlamalı ve bir gün mü çağırmalıyım?

Bunu fazla düşünüyor olabilirsiniz veya etmiyor olabilirsiniz, bu, başvurunuzun ne olduğuna ve bir ürün için herhangi bir yasal denetimden geçmeniz gerekip gerekmediğine bağlıdır. Genel fikir, ESD'yi şasiden toprağa ve elektronik parçalarınızdan uzağa kaydırmaktır. Bu, kasanızın yalıtılıp yalıtılmamasına bağlıdır. Akılda tutulması gereken bir başka şey de, kalkandan RF geçirebilmenizdir ve emisyon testini geçmek için bir ürün oluşturmanız gerekiyorsa RF düşünülmelidir (kablolar harika antenler yapar ve hatta yıldırım RF'yi kartınıza yönlendirmeye yardımcı olabilir) . Şimdilik ESD hakkında konuşacağım. ESD ve RF ile ilgili her şey için iyi bir referans Henry W. Ott tarafından yazılan Elektromanyetik Uyumluluk Mühendisliği adlı kitap . Teklif edeceğim

Peki, ürün plastik bir muhafaza içerisindeyken kablo blendajları, geçici voltaj koruyucuları ve G / Ç filtreleri nereye bağlanmalıdır? Aşağıdaki gibi üç olasılık vardır:

1. Devre toprak düzlemine (en kötü seçim)
2. Bölüm 2'de tartışıldığı gibi ayrı bir I / O yer düzlemine. 12.4.3
3. Ürünün altına eklenen ayrı bir büyük metal plakaya (en iyi seçim)

Sizin durumunuzda hiçbir kablo bir aracın dışına çıkmazsa RF konusunda fazla endişelenmezdim. Kablolar insanlarla temas halinde olmayacaksa (kesik gömülü) orada çok fazla endişelenmem. Ortada insanlarýn yanýndan geçiyorsa endiţelenirim. Araç zemini toprak zemini gibi düşünebilirsiniz. Araba bir ücret alabilir, ancak faraday kafesi gibi de çalışır, böylece içerideki her şey 0'a yakın olacaktır (şarj edilmiş bir koltuk örtüsü gibi bir şey hariç, şasiye bağlı herhangi bir metal 0V'a yakın olacaktır (0v, "Dünya" topraklamasına değil arabaya göre voltaj)).

Aynı kitaptan metal bir kutuda ESD'yi bastırmak için bir resim de ekledim:

Kalkan pimlerinizi GND'ye bağlayın, ardından metal muhafazanızdan araçtaki topraklanmış başka bir şeye topraklama kablosu / kayışı çalıştırın, böylece gürültüyü "boşaltmak" için bir yere sahip olursunuz. Çoğu araçta, hemen hemen her metal yüzey akünün (-) terminaline topraklanır (eğer bir + taşlı aracınız yoksa). Bir radyo gnd telinden, bir metal şase montaj braketinden, yakındaki bir çerçeve elemanından vb.

Bu soruna mantıklı gelen iki yaklaşım vardır:

1. Şasi toprağını ve sinyal toprağını birçok noktadan kasaya bağlayın, ancak birbirine bağlamayın
2. Şasi toprağını şasiye bağlayın ve diğer montaj deliklerini izole bırakın , ardından şasi toprağını, sinyallerin düzlemden geçtiği sinyal toprağına bağlayın.

Yaklaşım 1 (mevcut yaklaşımınız) iyi (düşük-L) yüksek frekanslı bir bağlantı sağlar, bu nedenle bilgisayar anakartlar gibi uygulamalarda kullanılır. Bununla birlikte, bir maliyetle gelir - düşük frekanslı akımların şasiden sinyal toprağına akmasına izin verebilir, bu da sinyal topraklamasındaki ortak empedans kuplajı nedeniyle bir gürültü sorununa neden olur.

Yaklaşım 2, döngüler ve ortak empedans kuplajı potansiyelini ortadan kaldırır, ancak RF'de kenar beslemeli bir yama anteni görevi gören zemin düzlemi ile kutunuzun içini uyarma riski vardır - en önemlisi, özellikle durmakta kötü bir kutunuz varsa RF. Ekstra çalışma gerektirmeyen plastik kutularla da kullanılabilir - yaklaşım 1, bu durumda süreklilik sağlamak için pano vidalarının sonradan takılan bir görüntü düzlemine veya iç kalkana bağlanmasını gerektirir.

Plastik kutulara karşı metal kutulara gelince - bir metal kutu iyi EMI koruması sağlayabilir, ancak mekanik dikişlerde yanlışlıkla yuva antenlerinden kaçınmak için biraz dikkatle tasarlanması gerekir. Plastik kutular, kendilerine tasarlanmış EMI ekranlamaya sahip olabilir veya bir iç folyo katmanı kullanılarak sonradan takılabilir; genel bir EMI kalkanı plastik bir kutuda kullanılmazsa, tavsiye edeceğim minimum minimum, bir görüntü düzlemi olarak hizmet etmek için kutunun bir yerinde bir metal levhadır. (Bu, ESD toprak plakası ile aynı şey olabilir.)