Bagaimana cara menghubungkan pelindung Konektor USB?

Bagaimana cara merutekan pelindung Konektor USB pada PCB? Haruskah itu terhubung ke pesawat GND tepat di mana USB ditempatkan, atau haruskah perisai diisolasi dari GND, atau haruskah itu dihubungkan ke ground melalui chip perlindungan ESD, resistor atau sekering resistensi tinggi?

PS. Haruskah saya meletakkan koneksi perisai pada skema, atau hanya mengarahkannya pada PCB?

Agar perisai efektif, diperlukan koneksi impedansi serendah mungkin ke ground pelindung Anda. Saya pikir mereka merekomendasikan resistor, atau tidak menghubungkannya ke ground sama sekali, atau benar-benar berbicara tentang landasan logika digital Anda, dan dengan asumsi Anda memiliki ground pelindung yang terpisah. Jika Anda memiliki selungkup logam, ini akan menjadi tanah pelindung Anda. Pada titik tertentu, tanah digital Anda harus terhubung ke tanah pelindung Anda. Untuk alasan EMI, titik tunggal ini harus dekat dengan area I / O Anda. Ini berarti yang terbaik adalah menempatkan konektor USB Anda dengan konektor I / O lainnya di sekitar satu bagian papan dan menemukan pelindung Anda ke titik ground logika di lokasi itu. Ada beberapa pengecualian untuk titik tunggal, aturan, jika Anda memiliki selungkup logam padat tanpa lubang, misalnya, beberapa titik koneksi dapat membantu. Bagaimanapun, pada perisai ke koneksi ground sirkuit, beberapa mungkin merekomendasikan menggunakan resistor atau kapasitor (atau keduanya) tetapi jarang ada alasan yang masuk akal untuk melakukan ini. Anda ingin koneksi induktansi rendah antara keduanya untuk menyediakan jalur untuk mode umum noise. Mengapa mengalihkan kebisingan melalui kapasitansi parasit (mis. Memancarkannya ke lingkungan)? Satu-satunya alasan yang biasanya diberikan untuk taktik semacam itu adalah untuk mencegah ground loop, tetapi Anda berbicara tentang USB, ground loop kemungkinan besar tidak akan menjadi masalah bagi sebagian besar aplikasi USB. Memang, taktik semacam itu akan mencegah loop tanah, tetapi mereka juga akan membuat perisai Anda tidak efektif. Anda ingin koneksi induktansi rendah antara keduanya untuk menyediakan jalur untuk mode umum noise. Mengapa mengalihkan kebisingan melalui kapasitansi parasit (mis. Memancarkannya ke lingkungan)? Satu-satunya alasan yang biasanya diberikan untuk taktik semacam itu adalah untuk mencegah ground loop, tetapi Anda berbicara tentang USB, ground loop kemungkinan besar tidak akan menjadi masalah bagi sebagian besar aplikasi USB. Memang, taktik semacam itu akan mencegah loop tanah, tetapi mereka juga akan membuat perisai Anda tidak efektif. Anda ingin koneksi induktansi rendah antara keduanya untuk menyediakan jalur untuk mode umum noise. Mengapa mengalihkan kebisingan melalui kapasitansi parasit (mis. Memancarkannya ke lingkungan)? Satu-satunya alasan yang biasanya diberikan untuk taktik semacam itu adalah untuk mencegah ground loop, tetapi Anda berbicara tentang USB, ground loop kemungkinan besar tidak akan menjadi masalah bagi sebagian besar aplikasi USB. Memang, taktik semacam itu akan mencegah loop tanah, tetapi mereka juga akan membuat perisai Anda tidak efektif.

Herny Ott membahas hal ini dalam bukunya, "Rekayasa Kompatibilitas Elektromagnetik". Anda perlu melihatnya dari gambar yang lebih besar. IE, apa yang dilakukan perisai?

Untuk sinyal frekuensi rendah, pelindung digunakan untuk melindungi sinyal yang sedang ditransfer. Anda ingin menghindari sinyal radio saluran listrik / AM / FM untuk berpasangan dengan sinyal Anda karena akan mengganggu operasi normal. Karena itu Anda tidak boleh mengikat GND di kedua ujungnya. Ground loop akan menyebabkan suara kecil berpasangan dengan sinyal Anda, oleh karena itu ground loop harus diputus. Ini tidak berarti bahwa Anda membiarkan perisai menggantung. Anda harus mengikat perisai kabel, ke kandang Anda, dan jika perlu (seperti dalam kasus membujuk), Anda dapat mengikat tanah sirkuit Anda ke titik yang sama. Anda ingin menggunakan grounding titik tunggal sebanyak mungkin untuk frekuensi rendah karena alasan di atas.

Namun, untuk sinyal frekuensi tinggi, yang terjadi adalah sebaliknya. Mereka biasanya sinyal digital pada frekuensi yang sangat tinggi. Bahkan jika beberapa kebisingan memang digabungkan, sifat digital dari elektronik serta penyaringan harus dengan mudah mempertahankan operasi normal. Anda ingin mengurangi emisi sinyal data, BUKAN melindunginya dari radiasi. Untuk alasan ini, jalur impedansi terendah harus disambungkan ke pelindung pada KEDUA ujungnya. Ya, akan ada loop ground, dan kebisingan akan masuk, tetapi itu tidak masalah. Dalam kasus frekuensi tinggi, multipoint ground lebih disukai.

Periksa untuk melihat apakah pabrikan chip USB Anda menentukan apa yang harus Anda gunakan. Saya cukup yakin Cypress merekomendasikan resistor 1M dan tutup 4.7nf yang menghubungkan perisai ke ground. Dua lubang pelindung harus dihubungkan dengan jejak yang sangat besar (saya percaya mereka menyarankan 100 juta?)

4 Sambungkan koneksi SHIELD ke GND melalui resistor. Ini membantu mengisolasinya dan mengurangi emisi EMI dan RFI. Simpan resistor ini dekat dengan konektor USB. Beberapa eksperimen mungkin diperlukan untuk mendapatkan nilai yang benar.

5 Berikan bidang untuk pelindung USB pada lapisan sinyal yang berdekatan dengan bidang VCC yang tidak lebih besar dari header USB.

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

Tantangan utama kepatuhan perangkat EMI kecepatan penuh adalah mencegah penggabungan energi frekuensi tinggi ke perisai.

Perangkat kecepatan penuh menggunakan kabel berpelindung yang mengharuskan cangkang konektor diikat ke bidang tanah. Penting untuk dicatat bahwa bidang tanah tidak berperilaku seperti permukaan ekuipotensial pada frekuensi tinggi. Lokasi terminasi shell konektor ke bidang Gnd sangat penting. Sambungan perlu dibuat ke area paling tenang dari bidang tanah untuk mencegah kebisingan dari bidang tanah dari per ...

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

dll.

Google untuk "pedoman USB"

Perisai tidak boleh di-ground. Itu didasarkan pada ujung tuan rumah, tentu saja.

Bukan olny, EMI masalahnya. Anda harus tahu bahwa setiap kali Anda menghubungkan kabel ke konektor Anda mendapatkan pulsa debit ESD. Ini berbahaya untuk elektronik. Jadi saya tidak akan pernah menghubungkan usb shild langsung ke ground.

Saya mendasarkan sebuah proyek pada spesifikasi desain yang menyerukan resistor 33k yang menghubungkan perisai USB ke bidang tanah. Itu adalah proyek untuk ham radio, jadi papan sirkuit saya ditempatkan dekat dengan detektor EMI yang sensitif!

Dalam kasus saya, saya harus menghapus 33k resistor dan pendek perisai USB langsung ke bidang tanah PCB saya untuk menjernihkan EMI.

Bahaya menghubungkan langsung perisai Anda ke ground adalah bahwa jika dua perangkat memiliki "dasar" pada potensi yang berbeda dan ada kemampuan arus DC yang signifikan dari sumber-sumber tersebut, koneksi ini dapat berfungsi sebagai sekering antara kedua sistem daya.

Ingatlah bahwa kapasitor hampir mati pada frekuensi resonansinya dan umumnya melakukan pada pita yang cukup lebar di sekitar frekuensi itu, sehingga kapasitor antara ground pelindung dan ground sistem sering kali merupakan kompromi yang diperlukan.

Saya merancang komunikasi databus otomotif dan beberapa standar mensyaratkan bahwa hanya satu perangkat yang menghubungkan perisai secara langsung ke ground dan sisanya dari perangkat harus melakukan ini melalui seri RC. Databus otomotif memiliki kecepatan yang secara signifikan lebih rendah daripada USB 2.0, tetapi risikonya harus serupa. USB 3.0 mungkin sulit dirawat dengan benar tanpa koneksi pelindung yang solid. Itu (5 hingga 10GHz) berada di luar lingkup pengalaman desain saya saat ini.

Nah, karena tampaknya kita membutuhkan jawaban lain, saya akan memberikan suara saya untuk membumikannya melalui chip perlindungan ESD, seperti USBLC6 . Ini bekerja dengan baik untuk saya di beberapa proyek - Tidak ada kerusakan komponen yang jelas melalui ESD, dan tidak ada masalah dengan integritas data. Saya merasa bahwa itu akan menjadi sedikit curiga jika STmicroelectronics memproduksi chip semacam itu, dan menyadari bahwa sebuah resistor, kapasitor, atau hubungan pendek ke tanah sama baiknya.

Saya tidak tahu apakah kesuksesan ini karena itu adalah hal yang benar untuk dilakukan, atau hanya keberuntungan yang bodoh. Mengingat beragamnya respons, saya akan tergoda untuk mengatakan bahwa tidak ada yang melakukannya.

Di tempat kerja, kami menyambungkan jack Ethernet langsung ke ground. AFAIK, ini sama dengan masalah yang dihadapi, meskipun kabel Ethernet tidak membawa sinyal ground. Tampaknya berhasil, dan diputuskan oleh seseorang dengan pengalaman lebih dari saya.

Saya menggunakan resistor antara 10K dan 50K. IIRC Saya melihat nilai 33K dalam catatan aplikasi FTDI.

Saya akan meletakkan semua koneksi pada skema.

Lihat EMI dan USB yang merekomendasikan untuk membumikan kedua ujungnya untuk mencegah transmisi EMI pada frekuensi yang digunakan untuk transmisi data USB.

Saya telah merancang beberapa papan dan selalu menggunakan chip FTDI (FT245R). Lembar data dengan jelas menunjukkan perisai harus terhubung ke GND. GND chip yang sama yang merupakan Ground of PCB!