วิธีการเชื่อมต่อ USB / Ethernet Shields เข้ากับ Chassis หรือ Digital Grounds

ฉันมี PCB ที่มีตัวเชื่อมต่อ USB และ RJ-45 Ethernet จำนวนหนึ่งที่ด้านหนึ่ง ฉันค่อนข้างสับสนว่าฉันควรจะติดหมุด SHIELD อย่างไร

สำหรับอุปกรณ์โฮสต์ที่จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วง มันให้พลังงาน 5V 10A ควบคุมโดย PSU ภายนอกและมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ภายในยานพาหนะ

ฉันได้พบคำถามนี้ ( ควรติดตั้งแชสซีกราวด์กับกราวด์ดิจิตอลหรือไม่ ) พร้อมกับคนอื่น ๆ ที่ช่วยฉันบ้าง แต่ฉันยังสับสนอยู่ คำตอบที่ได้รับการยอมรับว่าใช้รูสำหรับติดตั้ง แต่ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเข้าใจเต็มที่หรือไม่ ฉันไม่แน่ใจว่ารูสำหรับติดตั้งเชื่อมต่อบริเวณแชสซี / ดิจิตอลเข้าด้วยกันโดยตรงหรือถ้าพวกเขาเชื่อมต่อกับตู้โลหะเท่านั้น ฉันเดาภายหลัง

ความสับสนมากขึ้น: ถ้าฉันต้องการใช้กล่องพลาสติก? ฉันชอบพลาสติก แต่ฉันคิดว่าโลหะจะปกป้อง EMI ภายในรถได้ดีกว่า

นี่คือตัวอย่าง ( เรียบง่ายมาก ) ของเค้าโครงปัจจุบันของฉัน

และแผนผัง (ในกรณีที่ไม่มีประโยชน์จริงๆ)

• หมุดโล่เชื่อมต่อกับCHASSISเครื่องบินซึ่งจะถูกแยกออกจากดิจิตอลGND ที่อยู่อาศัยทางกายภาพสำหรับการเชื่อมต่อก็ควรจะสัมผัสกับกล่องโลหะเช่นกัน
• CHASSISเครื่องบินเชื่อมต่อกับกล่องโลหะผ่านการติดตั้งหลุม / สกรู
• แหล่งจ่ายไฟGNDเชื่อมต่อกับตู้โลหะผ่านรูสำหรับติดตั้งด้านล่างซ้าย สิ่งนี้จะเชื่อมต่อGNDกับCHASSISผ่านทางกล่องหุ้มโลหะเอง

ฉันคิดอย่างนี้ไหม ฉันควรเชื่อมพินชิลด์กับGNDและเรียกมันว่าวันละหรือ?

คุณอาจจะหรืออาจจะไม่คิดมากเรื่องนี้มันขึ้นอยู่กับว่าใบสมัครของคุณคืออะไรและถ้าคุณต้องผ่านการตรวจสอบกฎระเบียบสำหรับผลิตภัณฑ์ แนวคิดทั่วไปคือการแบ่ง ESD เพื่อกราวด์ตัวถังและห่างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ ขึ้นอยู่กับว่ากล่องหุ้มของคุณมีฉนวนหรือไม่ สิ่งที่คุณควรคำนึงถึงก็คือคุณสามารถมีคลื่นความถี่วิทยุวิ่งผ่านแผงป้องกันและ RF ก็ควรได้รับการพิจารณาหากคุณต้องการสร้างผลิตภัณฑ์เพื่อผ่านการทดสอบการปล่อยมลพิษ (สายเคเบิลสร้างเสาอากาศขนาดใหญ่ . ตอนนี้ฉันจะพูดเกี่ยวกับ ESD การอ้างอิงที่ดีสำหรับทุกสิ่ง ESD และ RF คือหนังสือวิศวกรรมความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดย Henry W. Ott ฉันจะพูดมัน

ดังนั้นสถานที่ที่ควรจะเชื่อมต่อกับสายเคเบิล, ตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว, และตัวกรอง I / O เมื่อผลิตภัณฑ์อยู่ในกล่องพลาสติก? มีความเป็นไปได้สามประการดังนี้:

1. ถึงระนาบกราวด์วงจร (ตัวเลือกที่แย่ที่สุด)
2. ไปยังระนาบพื้น I / O แยกตามที่กล่าวไว้ในวินาที 12.4.3
3. ไปยังแผ่นโลหะขนาดใหญ่แยกต่างหากที่เพิ่มไว้ที่ด้านล่างของผลิตภัณฑ์ (ตัวเลือกที่ดีที่สุด)

ในกรณีของคุณถ้าไม่มีสายเคเบิลไปด้านนอกของยานพาหนะฉันจะไม่กังวลมากเกินไปเกี่ยวกับ RF หากสายเคเบิลไม่ได้อยู่ในการติดต่อกับคน (ฝังอยู่ในเส้นประ) ฉันจะไม่กังวลมากเกินไปที่นั่น หากมีคนเดินผ่านตรงกลางถัดจากคนฉันจะกังวล คุณสามารถนึกถึงพื้นรถของคุณเหมือนพื้นดิน รถอาจเก็บค่าธรรมเนียมได้ แต่มันยังทำหน้าที่เหมือนกรงฟาราเดย์ดังนั้นทุกอย่างภายในจะใกล้ 0 (ยกเว้นบางอย่างเช่นที่หุ้มที่นั่งที่ถูกชาร์จขึ้นโลหะใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับแชสซีจะอยู่ใกล้ 0V (0v แรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับรถและไม่ได้พื้นดิน "โลก"))

ฉันได้รวมรูปภาพเพื่อระงับ ESD ในกล่องโลหะจากหนังสือเล่มเดียวกัน:

เชื่อมต่อพินโล่ของคุณกับ GND จากนั้นรันสายดิน / สายรัดจากกล่องโลหะของคุณกับสิ่งอื่นในรถที่ต่อสายดิน ในยานพาหนะส่วนใหญ่เกือบทุกพื้นผิวโลหะจะต่อสายดินเข้ากับขั้วแบตเตอรี่ (-) ของแบตเตอรี่ คุณสามารถดึงสายดินจากสาย gnd วิทยุ, ตัวยึดโลหะ chasis, สมาชิกเฟรมใกล้เคียง ฯลฯ

มีสองวิธีในการแก้ไขปัญหานี้ที่เหมาะสม:

1. เชื่อมต่อกราวด์แชสซีและกราวด์สัญญาณเข้ากับแชสซีหลาย ๆ จุด แต่อย่าเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
2. เชื่อมต่อกราวด์แชสซีเข้ากับแชสซีและปล่อยให้รูยึดอื่น ๆแยกออกจากนั้นเชื่อมต่อกราวด์แชสซีเข้ากับกราวด์สัญญาณที่สัญญาณข้ามแยกระนาบ

วิธีที่ 1 (แนวทางปัจจุบันของคุณ) ให้การเชื่อมต่อความถี่สูงที่ดี (ต่ำ) ซึ่งเป็นเหตุผลที่ใช้ในแอปพลิเคชันเช่นมาเธอร์บอร์ดคอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตามมีค่าใช้จ่าย - สามารถอนุญาตให้กระแสความถี่ต่ำไหลเข้าสู่กราวด์สัญญาณจากแชสซีซึ่งทำให้เกิดปัญหาทางเสียงเนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์แบบอิมพีแดนซ์ร่วมกันในพื้นสัญญาณ

วิธีที่ 2 กำจัดโอกาสในการเกิดลูปและการมีเพศสัมพันธ์ทั่วไป แต่มีความเสี่ยงต่อการกระตุ้นจากภายในกล่องของคุณด้วยระนาบกราวด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นเสาอากาศปะขอบที่เลี้ยงด้วยคลื่นความถี่วิทยุ - ที่ไม่พึงประสงค์มากที่สุดโดยเฉพาะอย่างยิ่ง RF นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับกล่องพลาสติกโดยไม่ต้องใช้วิธีการพิเศษ 1 - ต้องใช้สกรูของบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับระนาบภาพที่ได้รับการดัดแปลงหรือแผ่นป้องกันภายในเพื่อให้เกิดความต่อเนื่องในกรณีนี้

สำหรับกล่องพลาสติกกับกล่องโลหะกล่องโลหะสามารถให้การป้องกัน EMI ได้ดี แต่ต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงเสาอากาศแบบไม่ตั้งใจที่ตะเข็บเชิงกล กล่องพลาสติกสามารถมีการป้องกัน EMI ในพวกเขาหรือดัดแปลงโดยใช้ชั้นฟอยล์ภายใน หากไม่ได้ใช้ตัวป้องกัน EMI โดยรวมในกล่องพลาสติก แต่ขั้นต่ำเปล่าที่ฉันแนะนำคือโลหะแผ่นหนึ่งในกล่องเพื่อทำหน้าที่เป็นระนาบภาพ (นี่อาจเป็นสิ่งเดียวกับแผ่นพื้น ESD)