Должна ли земля заземления подключаться к цифровой земле?

Я работаю над печатной платой, которая имеет экранированные разъемы RJ45 (ethernet), RS232 и USB, и питается от адаптера питания мощностью 12 В переменного /постоянного тока (я делаю вывод 5V и 3.3V на борту). Вся конструкция заключена в металлическое шасси.

Щиты разъемов ввода /вывода подключаются к плоскости CHASSIS_GND на периферии печатной платы, а также вступают в контакт с передней панелью металлического корпуса. CHASSIS_GND изолирован от цифрового GND с помощью рва (void).

Вот вопрос: Должен ли CHASSIS_GND привязываться к плоскости цифрового GND каким-либо образом? Я читал бесчисленные заметки о приложениях и руководства по макетам, но кажется, что у всех разные (а иногда и кажущиеся противоречивый) совет о том, как эти две плоскости должны быть связаны вместе.

До сих пор я видел:

  • Свяжите их вместе в одной точке с резистором 0 Ом рядом с источником питания.
  • Свяжите их вместе с одним конденсатором емкостью 0,01 мкФ /2кВ, расположенным рядом с источником питания.
  • Соберите их вместе с резистором 1M и параллельно конденсатором с напряжением 0.1u
  • Сократите их вместе с резистором 0 Ом и параллельно конденсатором с напряжением 0.1 мк
  • Свяжите их вместе с несколькими конденсаторами емкостью 0,01 мкФ параллельно с I /O
  • Соедините их непосредственно через монтажные отверстия на печатной плате
  • Свяжите их вместе с конденсаторами между цифровой GND и монтажными отверстиями.
  • Свяжите их вместе через несколько соединений с низкой индуктивностью рядом с разъемами ввода /вывода
  • Оставьте их полностью изолированными (нигде не соединенными)

Я нашел эту статью Генри Отта ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html), который гласит:

  

Сначала я расскажу вам, что вы не должны делать, то есть сделать одноточечное соединение между заземлением цепи и заземлением шасси на источнике питания ... заземление цепи должно быть подключено к шасси с низким индуктивным соединением в области ввода /вывода платы

Кто-нибудь может объяснить, на что похоже «соединение с низкой индуктивностью» на такой плате?

Похоже, что существует много причин EMI и ESD для замыкания или развязки этих плоскостей друг к другу, и они иногда расходятся друг с другом. У кого-нибудь есть хороший источник понимания того, как связать эти плоскости вместе?

95 голосов | спросил cdwilson 16 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowFri, 16 Sep 2011 20:25:31 +0400 2011, 20:25:31

6 ответов


56

Это очень сложная проблема, поскольку она касается EMI /RFI, ESD и безопасности. Как вы заметили, есть много способов справиться с шасси и цифровыми площадками - у всех есть мнение, и все думают, что другие люди ошибаются. Просто, чтобы вы знали, они все ошибаются, и я прав. Честное слово! :)

Я сделал это несколькими способами, но способ, который, кажется, работает лучше всего для меня, аналогичен тому, как это делают материнские платы ПК. Каждое монтажное отверстие на печатной плате подключает сигнал gnd (цифровое заземление a.k.a.) непосредственно к металлическому корпусу через винт и металлическую стойку.

Для разъемов с экраном этот экран подключается к металлическому корпусу как можно меньше, чем соединение. В идеале экран разъема должен касаться шасси, иначе на печатной плате должен быть установлен монтажный винт как можно ближе к разъему. Идея здесь в том, что любой шум или статический разряд останутся на экране /шасси и никогда не попадут в коробку или на печатную плату. Иногда это невозможно, поэтому, если это произойдет на PCB, вы хотите как можно быстрее вытащить его из печатной платы.

Позвольте мне пояснить: для печатной платы с разъемами сигнал GND подключается к металлическому корпусу с помощью монтажных отверстий. Корпус GND подключается к металлическому корпусу с помощью монтажных отверстий. GND заземления и сигнальные GND являются NOT , соединенными вместе на печатной плате, но вместо этого используют металлический корпус для этого соединения.

Затем металлическое шасси подключается к контакту GND на 3-контактном разъеме питания переменного тока, NOT нейтральный штырь. Есть больше проблем с безопасностью, когда мы говорим о 2-контактных разъемах питания переменного тока - и вам придется искать их, поскольку я не так хорошо разбираюсь в этих правилах /законах.

Свяжите их вместе в одной точке с резистором 0 Ом рядом с источником питания

Не делай этого. Это обеспечит уверенность в том, что любой шум на кабеле должен перемещаться по вашей цепи, чтобы добраться до GND. Это может нарушить вашу цепь. Причина резистора 0 Ом - это потому, что это не всегда работает, и наличие резистора дает вам простой способ удалить соединение или заменить резистор колпачком.

Свяжите их вместе с одним конденсатором емкостью 0,01 мкФ /2кВ при источнике питания

Не делай этого. Это вариант резистора 0 Ом. Такая же идея, но мысль состоит в том, что колпачок позволит передавать сигналы переменного тока, но не DC. Мне кажется глупым, так как вы хотите, чтобы сигналы постоянного тока (или не менее 60 Гц) проходили так, чтобы выключатель срабатывал, если был неудачный сбой.

Связать их вместе с 1М резистором и конденсатором с 0,1 мкФ параллельно

Не делай этого. Проблема с предыдущим «решением» заключается в том, что шасси теперь плавает относительно GND и может собрать заряд достаточно, чтобы вызвать незначительные проблемы. Предполагается, что это сопротивление 1M Ом. В противном случае это будет идентично предыдущему решению.

Сократите их вместе с резистором 0 Ом и параллельным конденсатором 0.1 мкФ

Не делай этого. Если есть резистор 0 Ом, зачем беспокоиться о крышке? Это всего лишь вариация на других, но с большим количеством вещей на PCB, чтобы вы могли изменить ситуацию до тех пор, пока она не будет работать.

Свяжите их вместе с несколькими конденсаторами емкостью 0,01 мкФ параллельно с I /O

ближе. Рядом с вводом /выводом лучше, чем возле разъема питания, так как шум не будет проходить через цепь. Несколько колпачков используются для уменьшения импеданса и для соединения вещей, в которых оно рассчитывается. Но это не так хорошо, как то, что я делаю.

Сократите их вместе через монтажные отверстия на печатной плате

Как уже упоминалось, мне нравится этот подход. Очень низкий импеданс, везде.

Свяжите их вместе с конденсаторами между цифровой GND и монтажными отверстиями

Не так хорошо, как просто закоротить их вместе, поскольку импеданс выше, и вы блокируете DC.

Свяжите их вместе через несколько соединений с низкой индуктивностью рядом с разъемами ввода /вывода

Вариации на одно и то же. Могут также называть «множественные соединения с низкой индуктивностью» такими вещами, как «земляные плоскости» и «монтажные отверстия»

Оставьте их полностью изолированными (ни с кем не связанными)

Это в основном то, что делается, когда у вас нет металлического корпуса (например, всего пластикового корпуса). Это становится сложным и требует тщательного проектирования схем и компоновки печатных плат, чтобы сделать все правильно, и все равно пройти все регламентные испытания EMI. Это можно сделать, но, как я уже сказал, это сложно.

ответил 16 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowFri, 16 Sep 2011 21:02:54 +0400 2011, 21:02:54
8

Никогда не требуется использовать резистор 0 \ $ \ Omega \ $. Это обычный CYA от кого-то, кто хотел два или более из 1) связать их вместе в одной точке 2) не был уверен, и хотел, чтобы это было возможно, и 3) если бы они были объединены в схему, они слились в списке соединений в единую плоскость, побеждая цель одной точки 4) хотел бы иметь возможность свопинга на другом устройстве, например колпачок.

Также см. этот вопрос в отношении дизайна EMI Proof .

ответил Brian Carlton 16 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowFri, 16 Sep 2011 20:58:36 +0400 2011, 20:58:36
4

Масса шасси предназначена только для безопасности. Из того, что я понимаю, лучше всего удерживать фактическую плоскость заземления схемы, что означает, что шасси и цифровые основания подключаются только к /вне источника питания. Это делается по нескольким причинам, но два из больших преимуществ:

  1. Значительно меньше шансов, что любая радиостанция (или ее компоненты) забирает утечку в цифровую схему.
  2. Значительно уменьшает степень, в которой шасси будет служить «непреднамеренным радиатором» - например, колебания и изменения состояния в цифровой схеме гораздо менее вероятно будут усиливаться /излучаться шасси.
ответил draeath 16 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowFri, 16 Sep 2011 20:58:57 +0400 2011, 20:58:57
4

Я полностью согласен с последним предложением Дэвида Кесснера. В основном я имею дело с аналоговым дизайном на уровне микровольт, где очень легко разрушить дизайн, связывая разные сигналы заземления. Просто оставьте их изолированными и очень хорошо заботитесь о конструкции и развязке печатной платы, чтобы избежать паразитных колебаний. Лоты зависят от используемых частот и уровней сигнала. Только тщательный дизайн и тестирование прототипа в шумных условиях докажут правильность конструкции. Прохождение тестов ESD и EMI обычно не связано.

ответил Ben Philipson 18 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowSun, 18 Sep 2011 12:35:18 +0400 2011, 12:35:18
1

По моему мнению, причина, по которой это хорошо работает на ПК, заключается в том, что есть только одна плата, а также близко к источнику питания. Мое собственное приложение - один источник питания постоянного тока, но несколько печатных плат в далеких друг от друга. Для моего применения, учитывая EMI и RFI, я считаю, что лучший способ - связать отрицательный выход постоянного тока от источника питания к металлическому корпусу /заземлению сразу после подачи питания в одной точке. Это означает, что на всех печатных платах не должно быть заземления на шасси. Проводные пары от источника питания должны быть скручены. Если бы мне приходилось подключаться со стороны PCB, то через металлический корпус следовал некоторый обратный ток постоянного тока, и это вызывает беспокойство по шумоподавлению. Когда у вас есть только одна печатная плата, все же лучше поставить эту единственную точку на стороне источника питания, потому что на многих источниках питания заземление постоянного тока привязано к заземлению внутри самого источника питания. Это одноточечное соединение является жесткой привязкой к земле /шасси. Обратите внимание, что есть некоторые приложения, которые неизбежно должны иметь многоточечное соединение заземления постоянного тока с шасси со стороны печатной платы, а затем в этом случае я бы рекомендовал пойти на заземление логики постоянного тока с плавающей точкой, что означает, что ваше логическое заземление постоянного тока и земля земля изолированы. Если вы можете убедиться, что на практике вы можете сделать одну стратегию заземления, это поможет вам намного лучше с точки зрения шумоподавления.

ответил Ahad Zolfaghari 19 J000000Thursday12 2012, 20:59:10
0

Подключите заземление печатной платы непосредственно к заземлению шасси через монтажные отверстия, то есть обратный ток не может проходить через силовой кабель, так как заземление шасси может иметь более низкий импеданс для обратного тока. Если это так, это повлияет на EMI кабелей? например, часть аннулирования излучения круговой пары на основе той же величины, но тока обратного направления.

ответил David 8 J0000006Europe/Moscow 2012, 17:52:30

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132