Як підключити щит USB-роз'єму?

Як слід прокласти маршрутизатор USB на екрані? Чи повинен він бути підключений до площини GND прямо там, де розміщений USB, чи щит повинен бути ізольований від GND, або він повинен бути підключений до землі через мікросхему захисту ESD, резистор високого опору чи запобіжник?

PS. Чи варто ставити щитові з'єднання схематично чи просто прокладати його на друкованій платі?

Щоб щит був ефективним, для його захисту потрібно максимально низьке підключення імпедансу. Я думаю, що ті, хто рекомендує резистори, або взагалі не підключають його до заземлення, або строго говорять про вашу цифрову логічну землю і припускають, що у вас є окремий заземлений щит. Якщо у вас є металевий корпус, це буде ваш щит. У якийсь момент ваш цифровий заземлювач повинен підключитися до землі вашого екрана. З причин EMI ця єдина точка повинна бути близькою до вашої зони вводу / виводу. Це означає, що найкраще розмістити свій USB-роз'єм з будь-якими іншими роз'ємами вводу-виводу навколо однієї секції плати та розташувати ваш щит у точці логічної заземлення в цьому місці. Існують деякі винятки з єдиної точки, правила, якщо у вас є міцний металевий корпус без жодних отворів, наприклад, кілька точок з'єднання можуть бути корисними. У будь-якому випадку, на екрані до схеми заземлення, деякі можуть порекомендувати використовувати резистор або конденсатор (або обидва), але рідко є розумна причина для цього. Ви хочете, щоб з'єднання між ними було низьким, щоб забезпечити шлях для загального режиму шуму. Навіщо відволікати шум через паразитарну ємність (наприклад, випромінювати його у навколишнє середовище)? Єдиною причиною, яку зазвичай дають такі тактики, є запобігання замикання на землю, але ви говорите про USB, петлі заземлення, швидше за все, не будуть проблемою для більшості програм USB. Зрозуміло, така тактика запобігає заземленню, але вони також зроблять ваше екранування всім, але неефективним. Ви хочете, щоб з'єднання між ними було низьким, щоб забезпечити шлях для загального режиму шуму. Навіщо відволікати шум через паразитарну ємність (наприклад, випромінювати його у навколишнє середовище)? Єдиною причиною, яку зазвичай дають такі тактики, є запобігання замикання на землю, але ви говорите про USB, петлі заземлення, швидше за все, не будуть проблемою для більшості програм USB. Зрозуміло, така тактика запобігає заземленню, але вони також зроблять ваше екранування всім, але неефективним. Ви хочете, щоб з'єднання між ними було низьким, щоб забезпечити шлях для загального режиму шуму. Навіщо відволікати шум через паразитарну ємність (наприклад, випромінювати його у навколишнє середовище)? Єдиною причиною, яку зазвичай дають такі тактики, є запобігання замикання на землю, але ви говорите про USB, петлі заземлення, швидше за все, не будуть проблемою для більшості програм USB. Зрозуміло, така тактика запобігає заземленню, але вони також зроблять ваше екранування всім, але неефективним.

Герні Отт обговорює це у своїй книзі "Техніка електромагнітної сумісності". На це потрібно подивитися з більшої картини. IE, що робить щит?

Для сигналів низької частоти щит використовується для захисту переданого сигналу. Ви хочете уникати лінії електропередач / AM / FM-радіосигналів, щоб з'єднуватися з вашим сигналом, оскільки це буде заважати нормальній роботі. Тому ви не повинні зв'язувати GND на обох кінцях. Цикли заземлення спричинять невеликі шуми до вашого сигналу, тому цикл заземлення повинен бути розірваний. Це не означає, що ви залишаєте щит підвішеним. Ви повинні прив’язати щит кабелю до свого корпусу, і, якщо потрібно (як у випадку коаксіації), ви можете прив'язати заземлення своєї схеми до цієї ж точки. Ви хочете використовувати одноточковий заземлення якомога більше для низької частоти з вищезазначених причин.

Однак для сигналів високої частоти справедливо навпаки. Зазвичай вони є цифровими сигналами на дуже високих частотах. Навіть якщо деякий шум зв'язався, цифровий характер електроніки та фільтрування повинні легко підтримувати нормальні роботи. Ви хочете зменшити викиди сигналів даних, НЕ захистити їх від радіації. З цієї причини найнижчий імпедансний шлях повинен бути з'єднаний із екраном на кінцях ДУХ. Так, будуть заземлені петлі, і шум буде з’єднуватися, але це не має значення. У випадку високої частоти кращим є багатоточковий заземлення.

Перевірте, чи виробник вашого чіпа USB специфікує, що вам слід використовувати. Я впевнений, що Cypress рекомендує 1 М резистор та 4,7nf ковпачок, що з'єднує щит із землею. Два отвори для екрана повинні бути пов'язані з дуже великим слідом (я вважаю, що вони запропонували 100 миль?)

4 Підключіть з'єднання SHIELD до GND через резистор. Це допомагає його ізолювати та зменшує викиди EMI та RFI. Тримайте цей резистор близько до роз'єму USB. Для отримання правильного значення може знадобитися деякий експеримент.

5 Наведіть площину для екрана USB на шарі сигналу, що прилягає до площини VCC, який не перевищує заголовок USB.

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

Основна проблема дотримання EMI пристроїв на повній швидкості - запобігання з'єднанню енергії високої частоти на щит.

Пристрої з повною швидкістю використовують екранований кабель, який вимагає, щоб оболонка з'єднувача була прив’язана до площини заземлення. Важливо зазначити, що земна площина не веде себе як рівнопотенційна поверхня на високих частотах. Місце закінчення оболонки з'єднувача до площини Gnd є критичним. Підключення потрібно здійснити до найбільш тихої площини заземлення, щоб запобігти шуму від площини заземлення від з'єднання з екраном ...

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

тощо.

Google для "Настанови USB"

Щит не повинен бути заземлений. Зрозуміло, що це заземлено на кінці хоста.

Не тільки EMI - це проблема. Ви повинні знати, що щоразу, коли ви підключаєте кабель до роз'єму, ви отримуєте імпульси розряду ESD. Це небезпечно для електроніки. Тому я ніколи не з'єднував usb shild безпосередньо з землею.

Я базував проект на проектній специфікації, яка вимагає резистора 33k, який з'єднує USB-щит із заземленням. Це був проект для радіоелектронних радіостанцій, тому зручно мою плату розмістили поблизу чутливого детектора EMI!

У моєму випадку мені довелося зняти резистор 33k і підключити USB-щит безпосередньо до заземлення моєї плати, щоб очистити EMI.

Небезпека прямого підключення щита до землі полягає в тому, що якщо два пристрої мають "підстави" з різними потенціалами і є значна потужність постійного струму від цих джерел, це з'єднання може послужити запобіжником між двома енергосистемами.

Пам’ятайте, що конденсатор ледь не мертвий на своїй резонансній частоті і, як правило, проходить на досить широкій смузі навколо цієї частоти, тому конденсатор між землею екрана та заземленням системи часто є необхідним компромісом.

Я проектую комунікації автомобільної шини даних, і деякі стандарти вимагають, щоб лише один пристрій підключав щит безпосередньо до землі, а решта пристроїв повинні робити це через ряд RC. Автомобільна шина даних значно нижча за швидкість, ніж USB 2.0, але ризики повинні бути подібними. Хоча USB 3.0 може бути важко підтримувати без міцних екранових з'єднань. Це (від 5 до 10 ГГц) не входить у сферу мого сучасного досвіду проектування.

Отже, оскільки, здається, нам потрібна ще одна відповідь, я буду голосувати за заземлення через мікросхему захисту ESD, як-от USBLC6 . Для мене це добре працювало в декількох проектах - Ніякого очевидного знищення компонентів через ОУР і жодних проблем із цілісністю даних. Я відчуваю, що було б хоча б трохи підозріло, якби STmicroelectronics виготовляє таку мікросхему, і знає, що резистор, конденсатор або короткий заземлення будуть так само хорошими.

Я не знаю, чи є цей успіх, тому що це правильно зробити, чи просто тупа удача. Враховуючи широкий спектр відповідей, я б спокусився сказати, що ніхто цього не робить.

На роботі ми підв'язуємо гніздо Ethernet прямо до землі. AFAIK, це те саме, що є проблемою, хоча кабель Ethernet не має сигналу заземлення. Здається, працює, і вирішив хтось з більшим досвідом, ніж я.

Я використовую резистор між 10K і 50K. IIRC У примітці програми FTDI я побачив значення 33K.

Я б поставив всі з'єднання схематично.

Див. EMI та USB, які рекомендують заземлити обидва кінці, щоб запобігти передачі EMI на частотах, які використовуються для передачі даних USB.

Я розробив декілька плат і завжди використовував чіп FTDI (FT245R). Лист даних чітко вказує, що щит повинен бути підключений до GND. Той самий GND чіп, який є ґрунтом PCB!