ทางกายภาพการเชื่อมต่อ PCB กับแชสซีกราวด์ลดเสียงรบกวนได้อย่างไร

ฉันรู้ว่านี่อาจดูเหมือนซ้ำซ้อนGround Chassis ควรต่อกับกราวด์ดิจิตอลหรือไม่? แต่คำตอบในหัวข้อนั้นไม่ได้อธิบายว่าทำไมเราจึงควรเชื่อมต่อโครงเครื่องกับ PCB นอกเหนือจากความกังวลด้านความปลอดภัยที่ชัดเจนซึ่งฉันเข้าใจ

ตรรกะของฉันคือ: ถ้าฉันมี PCB ที่มีวงจรแอนะล็อกที่ละเอียดอ่อนฉันควรใส่ไว้ในแชสซีโลหะและเก็บฉนวนจาก PCB ของฉัน แชสซีทำหน้าที่เป็นกรงฟาราเดย์ซึ่งคอยปกป้อง PCB ของฉันจากเสียงรบกวนภายนอก EM และยังป้องกันเสียงรบกวนจากเล็ดลอดออกมาจาก RF PCB ของฉัน (พูด) ฉันไม่เห็นเหตุผลในการเชื่อมต่อทั้งสองถ้าความปลอดภัยไม่ได้เป็นกังวล คำตอบของ draeth ในลิงค์ข้างต้นดูเหมือนจะเห็นด้วยกับสิ่งนี้

อย่างไรก็ตามภูมิปัญญาดั้งเดิมจากคนที่มีความรู้มากกล่าวว่าควรมีการกำหนดเส้นทางความต้านทานต่ำไปยังตัวเครื่องโลหะเพื่อลดเสียงรบกวนและอีเอ็มไอ

ทำไมต้องทำเช่นนี้? ดูเหมือนว่าเมื่อเชื่อมต่อภาคพื้นดินของฉันเข้ากับแชสซีจะทำให้วงจรของพวกเขาถูกรบกวนจากด้านนอก และเช่นกันที่จะได้ยินเสียงข้างนอก!

นี่จะเป็นคำถามแย้งอีกครั้งดังนั้นให้ฉันถอดความและบางครั้งอ้างจากแหล่งที่มา (ตำรา) ที่ฉันพบว่าน่าเชื่อถือEMC และ Printed Circuit Boardโดย Mark Montrose ก่อนอื่นมาแนะนำคำศัพท์ทั่วไป:

• safety ground = พื้นดินที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางความต้านทานต่ำสู่โลก
• สัญญาณแรงดันไฟฟ้า (อ้างอิง) กราวด์เช่นระนาบกราวด์บน PCB

ตอนนี้คำพูดที่อาจตกตะลึง (หน้า 249):

การเชื่อมต่อของทั้งสองวิธีกราวด์อาจไม่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะและอาจทำให้ปัญหา EMC รุนแรงขึ้น [... ] ความเข้าใจผิดทั่วไปมีอยู่เกี่ยวกับการต่อสายดิน นักวิเคราะห์ส่วนใหญ่เชื่อว่ากราวด์เป็นเส้นทางการส่งคืนปัจจุบันซึ่งกราวด์ที่ดีจะลดเสียงรบกวนของวงจร ความเชื่อนี้ทำให้หลายคนคิดว่าเราสามารถจมกระแส RF ที่มีเสียงดังเข้ามาในโลกโดยทั่วไปผ่านโครงสร้างสายดินหลักของอาคาร สิ่งนี้ใช้ได้ถ้าเรากำลังพูดถึงความปลอดภัยของสายดินไม่ใช่การอ้างอิงสัญญาณแรงดันไฟฟ้า แม้ว่าเส้นทางการส่งคืน RF เป็นสิ่งจำเป็น แต่ก็ไม่จำเป็นต้องมีศักยภาพ พื้นที่ว่างไม่ได้อยู่ที่พื้นดินที่มีศักยภาพ

(เน้นเหมือง)

ดังนั้นต้องยอมรับว่า (ถ้าจำเป็นต้องพูด) สิ่งที่เกี่ยวกับการเชื่อมต่อ PCB (หรือในกรณีที่มีอุปกรณ์หลายบอร์ด PCBs หลาย ๆ อัน) กราวด์กับเคสโลหะ / แชสซีแม้ว่าหลังไม่ได้เชื่อมต่อกับโลก / พื้นความปลอดภัย? (คุณอาจมีกรงฟาราเดย์ตั้งอยู่ในตู้พลาสติกเป็นต้น)

ก่อนอื่นเราต้องทำการเคลียร์อย่างอื่น: ถ้าคุณมีระบบมัลติบอร์ด, กราวด์จุดเดียว (หรือที่รู้จักกันในนาม "ศักดิ์สิทธิ์", ไม่มีการล้อเล่น) จะเหมาะสมเมื่อความเร็วของสัญญาณ / ส่วนประกอบเท่ากับ1 Mhz หรือน้อยกว่า , มักจะพบใน วงจรเสียงระบบไฟเมนเป็นต้นสำหรับการใช้งานความถี่ที่สูงขึ้นเช่นคอมพิวเตอร์จะใช้การต่อสายดินแบบหลายจุด สำหรับความถี่แบบผสมทั้งสองจะรวมกันในเทคนิคการต่อลงดินแบบไฮบริดดังที่แสดงด้านล่าง (ภาพจากหนังสือของโทรส):

และนี่คือเหตุผลที่คุณต้องการให้มีระบบสายดินหลายจุดสำหรับระบบความถี่สูงซึ่งอธิบายไว้ในหนังสือของ Montrose (หน้า 274) ในบริบทของระบบที่มีแผงวงจรหลัก (เช่นคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั่วไป):

ฟิลด์ RF ที่สร้างจาก PCB [... ] จะจับคู่กับโครงสร้างโลหะ เป็นผลให้กระแสคลื่นวิทยุ RF จะพัฒนาในโครงสร้างและจะไหลเวียนภายในหน่วยการสร้างการกระจายสนาม การกระจายสนามนี้อาจเป็นคู่กับวงจรอื่น ๆ [... ] กระแส [วน] เหล่านี้อยู่คู่กับกรงการ์ดผ่านอิมพีแดนต์การถ่ายโอนแบบกระจายและจากนั้นก็พยายามปิดวงโดยการเชื่อมต่อกลับไปที่ backplane หากอิมพีแดนซ์อ้างอิงโหมดทั่วไประหว่างแบ็คเพลนและช่องใส่การ์ดไม่ต่ำกว่า "แหล่งกำเนิดการขับขี่" อย่างมีนัยสำคัญ (ของกระแสไหลวน) ผู้จำหน่ายแรงดัน RF จะถูกพัฒนาขึ้นระหว่างแบ็คเพลนและกรงการ์ด [... ] พูดง่าย ๆ ศักยภาพสเปกตรัมแบบธรรมดาระหว่างแบ็คเพลนและการ์ดต้องสั้นลง

หากคุณสงสัยว่าเพราะเหตุใดมาเธอร์บอร์ดคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปของคุณจึงมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านสกรูทั้งหมดที่ยึดเข้ากับเคส (เมทัลลิก) นั่นคือสาเหตุที่มี

หมายเหตุ: Joffe และ Lock's Grounds for Groundingให้คำอธิบายเดียวกันในหัวข้อ"จุดประสงค์ของการต่อแผ่น PCB Return Planes ไปยัง Chassis"ดังนั้นฉันคิดว่าผู้เชี่ยวชาญเห็นด้วยกับเรื่องนี้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งภูมิปัญญาดั้งเดิมคือการเชื่อมต่อความต้านทานต่ำเพียงหนึ่งจุดกับแชสซีกราวด์ บ่อยครั้งที่มันอยู่ใกล้กับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

เป็นสิ่งสำคัญที่จะมีเพียงการเชื่อมต่อเดียว จะมีเสียงกระแสน้ำไหลผ่านและรอบตัวเคสหากตัวเรือนเป็นโลหะและล้อมรอบอย่างสมบูรณ์และทำหน้าที่เหมือนกรงฟาราเดย์ อย่างไรก็ตามตราบใดที่คุณเชื่อมต่อในที่เดียวกระแสใด ๆ ก็ตามที่ไหลผ่านแชสซีจะไม่สามารถไหลผ่านวงจรของคุณได้ พวกเขาทำไม่ได้เพราะไม่มีเส้นทาง

อย่างไรก็ตามหากคุณมีการเชื่อมต่อสองจุดหากมีแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดใด (ซึ่งน่าจะเป็นเพราะเสียงรบกวนทั้งหมด) กระแสเสียงสามารถไหลผ่านวงจรของคุณได้

ดังนั้นทำไมไม่เชื่อมต่อเป็นศูนย์? ลองคิดดูสิ คุณจะรับสายได้อย่างไร ฉันคิดว่ามันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และไม่มีอินพุตหรือเอาต์พุตคุณสามารถใส่สิ่งของทั้งหมดลงในกรงฟาราเดย์และทำงานได้ดี แน่นอนว่านี่เป็นไปไม่ได้สำหรับวงจรส่วนใหญ่ที่มีการเชื่อมต่อภายนอกอย่างน้อยสองสามตัวซึ่งบางตัวถูกอ้างอิงถึงกราวด์ดังนั้นคุณต้องเชื่อมต่อกับบางที่

ทำไมไม่มีการเชื่อมต่อภายนอกเหล่านั้นผ่านรูในเคสผ่านตัวเชื่อมต่อแบบแยกดังนั้นจึงไม่ได้เชื่อมต่อกับเคสด้วยไฟฟ้า ถ้างั้นสัญญาณรบกวนทั่วไปในสายเหล่านั้นก็จะผ่านเข้าไปในรูและในเคส คุณอาจไม่มีกรณีเลยก็ได้

โดยปกติแล้วเกราะป้องกันของสายเคเบิลเข้าหรือออกจะเชื่อมต่อกับตัวเครื่องโลหะ ถ้าคุณคิดว่าทอพอโลยีกรณีนี้เป็นเหมือนส่วนที่อ้วนขึ้นของสายเคเบิลป้องกันและวงจรของคุณอยู่ในสายเคเบิล

คุณควรถามตัวเองว่ามีอะไรอื่นนอกกรอบที่แนบมากับ pcb หากสายเคเบิลเชื่อมต่อกับ pcb คุณจะทำลายการป้องกันอย่างไม่ดีโดยการส่งสัญญาณรบกวนผ่านสายเคเบิลไปยัง pcb ของคุณ ตอนนี้มันขึ้นอยู่กับสถานการณ์จริง ๆ ถ้ามันช่วยเพิ่มเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำจากพื้นสัญญาณของคุณไปยังแชสซีเพื่อกำจัดความยุ่งเหยิงที่คุณปล่อยผ่านสายเคเบิล หากคุณกำจัดเสียงรบกวนโดยตรง ณ จุดที่มันเข้าสู่แชสซีโดยตัวเก็บประจุและตัวต่อสายเคเบิลแบบ 360 องศาที่คุณยังคงอยู่ ส่วนใหญ่จะไม่สามารถใช้งานได้จริงและควรให้สัญญาณกราวด์ของคุณเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางเสียงไปยังแชสซี