ควรติดตั้งแชสซีกราวด์กับกราวด์ดิจิตอลหรือไม่

ฉันกำลังทำงานบน PCB ที่มีขั้วต่อ RJ45 (อีเธอร์เน็ต), RS232 และ USB และใช้พลังงานจากอะแดปเตอร์ 12V AC / DC อิฐ (ฉันทำ 5V และ 3.3V ลงบนบอร์ด) การออกแบบทั้งหมดอยู่ในโครงเครื่องโลหะ

แผ่นป้องกันของตัวเชื่อมต่อ I / O เชื่อมต่อกับระนาบ CHASSIS_GND ที่บริเวณรอบนอกของ PCB และยังสามารถติดต่อกับแผงด้านหน้าของแชสซีโลหะได้อีกด้วย CHASSIS_GND แยกได้จาก GND ดิจิตอลโดยคูเมือง (เป็นโมฆะ)

นี่คือคำถาม: CHASSIS_GND ควรจะเชื่อมโยงกับระนาบ GND ดิจิทัลในทางใดทางหนึ่งหรือไม่? ฉันได้อ่านบันทึกย่อของแอพและตัวแนะนำเลย์เอาต์มากมาย แต่ดูเหมือนว่าทุกคนมีคำแนะนำที่แตกต่างกัน

จนถึงตอนนี้ฉันได้เห็น:

• รวมเข้าด้วยกันที่จุดเดียวด้วยตัวต้านทาน 0 โอห์มใกล้แหล่งจ่ายไฟ
• ผูกเข้าด้วยกันด้วยตัวเก็บประจุขนาด 0.01uF / 2kV ที่ใกล้แหล่งจ่ายไฟ
• ผูกเข้าด้วยกันด้วยตัวต้านทาน 1M และตัวเก็บประจุ 0.1uF แบบขนาน
• ทำให้สั้นลงพร้อมกับตัวต้านทาน 0 โอห์มและตัวเก็บประจุ 0.1uF แบบขนาน
• ผูกเข้าด้วยกันกับตัวเก็บประจุ 0.01uF หลายตัวในแนวขนานใกล้ I / O
• ทำให้สั้นเข้าด้วยกันโดยตรงผ่านรูสำหรับติดตั้งบน PCB
• รวมเข้ากับตัวเก็บประจุระหว่าง GND แบบดิจิตอลและรูยึด
• รวมเข้าด้วยกันผ่านทางการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำต่ำหลายตัวใกล้กับตัวเชื่อมต่อ I / O
• ปล่อยให้พวกเขาโดดเดี่ยวโดยสิ้นเชิง (ไม่เชื่อมต่อกันได้ทุกที่)

ฉันพบบทความนี้โดย Henry Ott ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ) ซึ่งระบุว่า:

ก่อนอื่นฉันจะบอกคุณว่าคุณไม่ควรทำนั่นคือทำการเชื่อมต่อจุดเดียวระหว่างกราวด์วงจรและแชสซีกราวด์ที่แหล่งจ่ายไฟ ... กราวด์วงจรควรเชื่อมต่อกับแชสซีด้วยการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำต่ำใน I / พื้นที่ O ของคณะกรรมการ

ทุกคนสามารถอธิบายได้ว่า "การเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำต่ำ" มีลักษณะเป็นอย่างไรบนกระดานเช่นนี้?

ดูเหมือนว่ามีเหตุผล EMI และ ESD มากมายสำหรับการย่อหรือแยกระนาบเหล่านี้ไปยัง / จากกันและกันและบางครั้งพวกเขาก็ขัดแย้งกับกันและกัน ใครบ้างมีแหล่งที่ดีของความเข้าใจวิธีผูกเครื่องบินเหล่านี้เข้าด้วยกัน?

นี่เป็นปัญหาที่ซับซ้อนมากเนื่องจากเกี่ยวข้องกับ EMI / RFI, ESD และสิ่งที่ปลอดภัย ตามที่คุณสังเกตเห็นมีหลายวิธีที่จะจัดการกับตัวถังและพื้นที่ดิจิตอล - ทุกคนมีความคิดเห็นและทุกคนคิดว่าคนอื่นผิด เพียงเพื่อให้คุณรู้ว่าพวกเขาทั้งหมดผิดและฉันถูก ซื่อสัตย์! :)

ฉันทำมาหลายวิธีแล้ว แต่วิธีที่ดีที่สุดสำหรับฉันก็คือวิธีเดียวกับที่เมนบอร์ดพีซีทำ ทุกรูสำหรับติดตั้งบน PCB จะเชื่อมต่อสัญญาณ gnd (หรือที่รู้จักกันว่ากราวด์ดิจิตอล) โดยตรงกับตัวเครื่องโลหะผ่านสกรูและโลหะ

สำหรับตัวเชื่อมต่อที่มีตัวป้องกันนั้นตัวเชื่อมนั้นจะเชื่อมต่อกับตัวเครื่องโลหะผ่านการเชื่อมต่อที่สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยหลักการแล้วตัวเชื่อมต่อจะสัมผัสกับตัวเครื่องมิฉะนั้นจะมีสกรูยึดบน PCB ใกล้กับตัวเชื่อมต่อมากที่สุด ความคิดที่นี่คือเสียงหรือการปล่อยคงที่ใด ๆ จะอยู่บนโล่ / แชสซีและไม่เคยทำให้มันอยู่ในกล่องหรือบน PCB บางครั้งมันเป็นไปไม่ได้ดังนั้นถ้าทำไปที่ PCB คุณต้องการเอามันออกจาก PCB โดยเร็วที่สุด

ให้ฉันทำให้ชัดเจน: สำหรับ PCB ที่มีตัวเชื่อมต่อสัญญาณ GND เชื่อมต่อกับเคสโลหะโดยใช้รูยึด แชสซี GND เชื่อมต่อกับเคสโลหะโดยใช้รูยึด Chassis GND และ Signal GND ไม่ได้เชื่อมต่อเข้าด้วยกันบน PCB แต่ให้ใช้ตัวเรือนโลหะสำหรับการเชื่อมต่อนั้นแทน

จากนั้นแชสซีโลหะก็เชื่อมต่อกับพิน GND ในช่องเสียบไฟ AC แบบ 3 เขี้ยวไม่ใช่พินที่เป็นกลาง มีปัญหาด้านความปลอดภัยมากขึ้นเมื่อเรากำลังพูดถึงตัวเชื่อมต่อไฟฟ้ากระแสสลับแบบ 2 เขี้ยว - และคุณจะต้องมองหาอุปกรณ์เหล่านี้เนื่องจากฉันไม่เชี่ยวชาญในกฎระเบียบ / กฎหมายเหล่านั้น

รวมเข้าด้วยกันที่จุดเดียวด้วยตัวต้านทาน 0 โอห์มใกล้แหล่งจ่ายไฟ

อย่าทำอย่างนั้น การทำเช่นนี้จะทำให้มั่นใจได้ว่าเสียงบนสายเคเบิลจะต้องเดินทางผ่านวงจรของคุณเพื่อไปยัง GND สิ่งนี้อาจรบกวนวงจรของคุณ เหตุผลสำหรับตัวต้านทาน 0-Ohm ก็เพราะว่ามันไม่ได้ผลเสมอไปและการมีตัวต้านทานนั้นทำให้คุณสามารถถอดการเชื่อมต่อหรือแทนที่ตัวต้านทานด้วยฝาปิดได้ง่าย

ผูกเข้าด้วยกันด้วยตัวเก็บประจุขนาด 0.01uF / 2kV ที่ใกล้แหล่งจ่ายไฟ

อย่าทำอย่างนั้น นี่คือการเปลี่ยนแปลงของตัวต้านทาน 0 โอห์ม แนวคิดเดียวกัน แต่ความคิดคือฝาครอบจะยอมให้สัญญาณ AC ผ่านได้ แต่ไม่ใช่ DC ดูเหมือนว่าโง่สำหรับฉันตามที่คุณต้องการให้สัญญาณ DC (หรืออย่างน้อย 60 Hz) ส่งผ่านเพื่อให้ตัวตัดวงจรจะปรากฏหากเกิดความผิดพลาดที่ไม่ดี

ผูกเข้าด้วยกันด้วยตัวต้านทาน 1M และตัวเก็บประจุ 0.1uF แบบขนาน

อย่าทำอย่างนั้น ปัญหาของ "การแก้ปัญหา" ก่อนหน้าคือตอนนี้แชสซีกำลังลอยตัวซึ่งสัมพันธ์กับ GND และสามารถเรียกเก็บเงินได้มากพอที่จะทำให้เกิดปัญหาเล็กน้อย ตัวต้านทาน 1M โอห์มควรป้องกันไม่ให้เกิด ไม่เช่นนั้นจะเหมือนกับโซลูชันก่อนหน้า

ทำให้สั้นลงพร้อมกับตัวต้านทาน 0 โอห์มและตัวเก็บประจุ 0.1uF แบบขนาน

อย่าทำอย่างนั้น หากมีตัวต้านทาน 0 โอห์มทำไมต้องใช้ฝาปิด นี่เป็นเพียงความแตกต่างของสิ่งอื่น ๆ แต่ด้วยสิ่งต่างๆมากมายบน PCB เพื่อให้คุณสามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ ได้จนกว่าจะได้ผล

ผูกเข้าด้วยกันกับตัวเก็บประจุ 0.01uF หลายตัวในแนวขนานใกล้ I / O

ใกล้ชิด ใกล้ I / O ดีกว่าใกล้กับขั้วต่อเพาเวอร์เนื่องจากเสียงจะไม่เคลื่อนที่ผ่านวงจร ใช้ตัวพิมพ์ใหญ่หลายตัวเพื่อลดความต้านทานและเพื่อเชื่อมต่อสิ่งที่มันนับ แต่นี่ไม่ดีเท่าที่ฉันทำ

ทำให้สั้นเข้าด้วยกันโดยตรงผ่านรูสำหรับติดตั้งบน PCB

ตามที่กล่าวไว้ฉันชอบวิธีการนี้ ความต้านทานต่ำมากทุกที่

รวมเข้ากับตัวเก็บประจุระหว่าง GND แบบดิจิตอลและรูยึด

ไม่ดีเท่าการลัดวงจรเข้าด้วยกันเนื่องจากอิมพีแดนซ์นั้นสูงกว่าและคุณกำลังบล็อก DC

รวมเข้าด้วยกันผ่านทางการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำต่ำหลายตัวใกล้กับตัวเชื่อมต่อ I / O

การเปลี่ยนแปลงในสิ่งเดียวกัน อาจเรียกสิ่งต่าง ๆ "การเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำต่ำหลายอย่าง" เช่น "กราวด์พื้น" และ "รูยึด"

ปล่อยให้พวกเขาโดดเดี่ยวโดยสิ้นเชิง (ไม่เชื่อมต่อกันได้ทุกที่)

นี่คือสิ่งที่จะทำเมื่อคุณไม่มีแชสซีที่เป็นโลหะ (เช่นกล่องพลาสติกทั้งหมด) สิ่งนี้มีความซับซ้อนและต้องใช้การออกแบบวงจรอย่างระมัดระวังและโครงร่าง PCB เพื่อให้ถูกต้องและยังคงผ่านการทดสอบ EMI ทั้งหมด มันสามารถทำได้ แต่อย่างที่ฉันบอกว่ามันยุ่งยาก

ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน0นั่นคือ CYA ทั่วไปจากคนที่ต้องการสองคนหรือมากกว่าจาก 1) ผูกเข้าด้วยกันในจุดเดียว 2) ไม่แน่ใจและต้องการที่จะทำเช่นนั้นและ 3) ถ้าผูกเข้าด้วยกันในแผนผังพวกเขาจะถูกรวมเข้าด้วยกัน ใน netlist เป็นระนาบเดียวเอาชนะเป้าหมายของจุดเดียว 4) ต้องการที่จะสามารถสลับในอุปกรณ์อื่นเช่นหมวก$\Omega$

ยังเห็นคำถามนี้เกี่ยวกับ "อีเอ็มไอหลักฐาน" การออกแบบ

ฉันชอบคำแนะนำสุดท้ายของ David Kessner โดยสิ้นเชิง ฉันจัดการกับการออกแบบแอนะล็อกเป็นหลักในระดับไมโครโวลต์ซึ่งมันง่ายมากที่จะทำลายการออกแบบโดยการผูกสัญญาณภาคพื้นดินที่แตกต่างกันเข้าด้วยกัน เพียงแค่แยกพวกมันออกจากกันและดูแลการออกแบบ PCB และแยกชิ้นส่วนเพื่อหลีกเลี่ยงการแกว่งของกาฝาก จำนวนมากขึ้นอยู่กับความถี่และระดับสัญญาณที่ใช้ เฉพาะการออกแบบอย่างระมัดระวังและการทดสอบต้นแบบภายใต้สภาวะที่มีเสียงดังจะพิสูจน์ได้ว่าการออกแบบนั้นถูกต้องหรือไม่ การผ่านการทดสอบ ESD และ EMI มักไม่เกี่ยวข้องกัน

พื้นแชสซีนั้นเพื่อความปลอดภัยเท่านั้น จากสิ่งที่ฉันเข้าใจดีที่สุดคือการรักษาระนาบกราวด์ที่แท้จริงของวงจรแยกไว้ซึ่งหมายความว่าแชสซีและบริเวณดิจิตอลเชื่อมต่อที่ / นอกแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น สิ่งนี้ทำด้วยเหตุผลหลายประการ แต่มีประโยชน์ใหญ่สองอย่าง:

1. โอกาสที่น้อยกว่าที่พลังงานวิทยุใด ๆ ที่แชสซี (หรือเป็นส่วนประกอบ) รับการรั่วไหลเข้าสู่วงจรดิจิตอล
2. ลดระดับที่แชสซีจะทำหน้าที่เป็น "หม้อน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ" อย่างมีนัยสำคัญ - เช่นการแกว่งและการเปลี่ยนแปลงสถานะในวงจรดิจิตอลมีโอกาสน้อยมากที่จะขยาย / แผ่โดยแชสซี

ในความคิดของฉันเหตุผลที่วิธีการทำงานได้ดีบนพีซีคือข้อเท็จจริงที่ว่ามีบอร์ดเดียวเท่านั้นและใกล้กับแหล่งจ่ายไฟ แอปพลิเคชันของฉันเองคือแหล่งจ่ายไฟ DC หนึ่งชุด แต่มีแผงวงจร PCB หลายอันที่อยู่ไกลกัน สำหรับแอปพลิเคชันของฉันเมื่อพิจารณา EMI และ RFI ฉันคิดว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการผูกเอาต์พุต DC เชิงลบของแหล่งจ่ายไฟกับโครงโลหะ / พื้นดินทันทีหลังจากแหล่งจ่ายไฟที่จุดเดียว นั่นหมายความว่าไม่ควรเชื่อมต่อกราวด์กับแชสซีบน PCB ทั้งหมด คู่ลวดจากแหล่งจ่ายไฟควรบิด ถ้าฉันต้องเชื่อมต่อที่ด้าน PCB แล้วกระแสไฟไหลกลับ DC จะตามด้วยแชสซีโลหะและนี่เป็นข้อกังวลสำหรับเสียงรบกวน เมื่อคุณมี PCB เพียงแผ่นเดียวก็ยังดีกว่าที่จะวางจุดเดียวนี้ที่ด้านแหล่งจ่ายไฟ การเชื่อมต่อจุดเดียวนั้นเป็นการผูกติดอย่างแน่นหนากับพื้นโลก / แชสซี โปรดทราบว่ามีบางแอพพลิเคชั่นที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะมีการเชื่อมต่อแบบหลายจุดของ DC ground กับแชสซีที่ด้าน PCB จากนั้นในกรณีนั้นฉันขอแนะนำให้ใช้การต่อลงดินแบบลอจิก DC ซึ่งหมายถึง พื้นดินจะถูกแยก หากคุณสามารถทำให้แน่ใจได้ว่าคุณสามารถสร้างกลยุทธ์พื้นฐานเพียงอย่างเดียวในทางปฏิบัติมันจะช่วยคุณได้มากขึ้นในเรื่องของการกำจัดเสียงรบกวน

เชื่อมต่อกราวด์สัญญาณ PCB โดยตรงกับกราวด์แชสซีผ่านรูสำหรับติดตั้งกระแสไฟไหลย้อนอาจไม่ผ่านสายไฟเนื่องจากกราวด์แชสซีอาจมีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่าสำหรับกระแสไฟไหลย้อนกลับ หากเป็นกรณีนี้จะส่งผลกระทบต่อ EMI ของสายเคเบิลหรือไม่ ตัวอย่างเช่นส่วนหนึ่งของการยกเลิกการฉายรังสีคู่บิดตามขนาดเดียวกัน แต่กลับทิศทางปัจจุบัน