วิธีการเชื่อมต่อตัวป้องกันขั้วต่อ USB

ฉันจะกำหนดเส้นทางตัวเชื่อมต่อ USB บน PCB ได้อย่างไร มันควรจะเชื่อมต่อกับระนาบ GND ทันทีที่วาง USB หรือควรแยกโล่จาก GND หรือควรเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านชิปป้องกัน ESD ตัวต้านทานความต้านทานสูงหรือฟิวส์

PS ฉันควรวางการเชื่อมต่อของโล่บนแผนผังหรือเพียงแค่กำหนดเส้นทางบน PCB?

เพื่อให้โล่มีประสิทธิภาพจะต้องมีการเชื่อมต่อความต้านทานต่ำที่สุดเท่าที่เป็นไปได้กับพื้นโล่ของคุณ ฉันคิดว่าตัวต้านทานที่แนะนำหรือไม่เชื่อมต่อกับกราวด์เลยหรือพูดอย่างเคร่งครัดเกี่ยวกับเหตุผลเชิงตรรกะของคุณและสมมติว่าคุณมีพื้นป้องกันแยกต่างหาก หากคุณมีตู้โลหะมันจะเป็นเกราะป้องกันของคุณ ในบางจุดสายดินดิจิตอลของคุณจะต้องเชื่อมต่อกับสายกราวด์ของคุณ สำหรับเหตุผล EMI จุดเดียวนี้ควรอยู่ใกล้กับพื้นที่ I / O ของคุณ ซึ่งหมายความว่าเป็นการดีที่สุดที่จะวางตัวเชื่อมต่อ USB ของคุณกับตัวเชื่อมต่อ I / O อื่น ๆ รอบ ๆ ส่วนหนึ่งของบอร์ดและวางโล่ของคุณไว้ที่ตำแหน่งกราวน์ตรรกะที่ตำแหน่งนั้น มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับจุดเดียวคือกฎถ้าคุณมีตู้โลหะแข็งโดยไม่มีรูรับแสงใด ๆ ตัวอย่างเช่นจุดเชื่อมต่อหลายจุดจะมีประโยชน์ ไม่ว่าในกรณีใด ที่การเชื่อมต่อกราวด์ถึงวงจรบางคนอาจแนะนำให้ใช้ตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุ (หรือทั้งสองอย่าง) แต่ไม่ค่อยมีเหตุผลที่เหมาะสมในการทำเช่นนี้ คุณต้องการให้การเชื่อมต่อเหนี่ยวนำต่ำระหว่างทั้งสองเพื่อให้เส้นทางสำหรับสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไป ทำไมเบี่ยงเบนเสียงแม้ว่าความสามารถของกาฝาก (เช่นแผ่ออกสู่สิ่งแวดล้อม)? เหตุผลเดียวที่มักจะได้รับจากกลวิธีดังกล่าวคือการป้องกันลูปกราวนด์ แต่คุณกำลังพูดถึง USB ลูปกราวนด์ส่วนใหญ่มักจะไม่เป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชัน USB ส่วนใหญ่ จริงอยู่ที่กลวิธีดังกล่าวจะป้องกันลูปกราวด์ แต่พวกมันจะทำการป้องกันของคุณทั้งหมด แต่ไม่มีประสิทธิภาพ คุณต้องการให้การเชื่อมต่อเหนี่ยวนำต่ำระหว่างทั้งสองเพื่อให้เส้นทางสำหรับสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไป ทำไมเบี่ยงเบนเสียงแม้ว่าความสามารถของกาฝาก (เช่นแผ่ออกสู่สิ่งแวดล้อม)? เหตุผลเดียวที่มักจะได้รับจากกลวิธีดังกล่าวคือการป้องกันลูปกราวนด์ แต่คุณกำลังพูดถึง USB ลูปกราวนด์ส่วนใหญ่มักจะไม่เป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชัน USB ส่วนใหญ่ จริงอยู่ที่กลวิธีดังกล่าวจะป้องกันลูปกราวด์ แต่พวกมันจะทำการป้องกันของคุณทั้งหมด แต่ไม่มีประสิทธิภาพ คุณต้องการให้การเชื่อมต่อเหนี่ยวนำต่ำระหว่างทั้งสองเพื่อให้เส้นทางสำหรับสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไป ทำไมเบี่ยงเบนเสียงแม้ว่าความสามารถของกาฝาก (เช่นแผ่ออกสู่สิ่งแวดล้อม)? เหตุผลเดียวที่มักจะได้รับจากกลวิธีดังกล่าวคือการป้องกันลูปกราวนด์ แต่คุณกำลังพูดถึง USB ลูปกราวนด์ส่วนใหญ่มักจะไม่เป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชัน USB ส่วนใหญ่ จริงอยู่ที่กลวิธีดังกล่าวจะป้องกันลูปกราวด์ แต่พวกมันจะทำการป้องกันของคุณทั้งหมด แต่ไม่มีประสิทธิภาพ

Herny Ott กล่าวถึงสิ่งนี้ในหนังสือของเขาที่ชื่อว่า "Electromagnetic Compatibility Engineering" คุณต้องดูจากภาพที่ใหญ่ขึ้น IE โล่ทำอะไรอยู่

สำหรับสัญญาณความถี่ต่ำโล่จะใช้เพื่อป้องกันสัญญาณที่ถูกถ่ายโอน คุณต้องการหลีกเลี่ยงสัญญาณ power line / AM / FM ให้คู่กับสัญญาณของคุณเพราะมันจะรบกวนการทำงานปกติ ดังนั้นคุณจะต้องไม่ผูก GND ทั้งสองด้าน ลูปกราวนด์จะทำให้เสียงเล็ก ๆ เข้าคู่กับสัญญาณของคุณดังนั้นลูปกราวด์จะต้องแตก นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณปล่อยให้โล่แขวนอยู่ คุณควรผูกตัวป้องกันของสายเคเบิลกับตู้หุ้มของคุณและหากจำเป็น (เช่นในกรณีของการเล้าโลม) คุณสามารถผูกวงจรของวงจรของคุณเข้ากับจุดเดียวกันนี้ คุณต้องการใช้การต่อลงดินจุดเดียวให้มากที่สุดสำหรับความถี่ต่ำด้วยเหตุผลด้านบน

อย่างไรก็ตามสำหรับสัญญาณความถี่สูงตรงกันข้ามจะเป็นจริง พวกเขามักจะเป็นสัญญาณดิจิตอลที่ความถี่สูงมาก แม้ว่าจะมีสัญญาณรบกวนบ้าง แต่ธรรมชาติของระบบอิเล็กทรอนิกส์และตัวกรองก็ยังคงสามารถใช้งานได้ตามปกติ คุณต้องการลดการปล่อยสัญญาณข้อมูลไม่ใช่ป้องกันจากรังสี ด้วยเหตุผลนี้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสุดควรเชื่อมต่อกับแผงป้องกันที่ปลายทั้งสอง ใช่จะมีลูปกราวด์และเสียงจะเข้าคู่กัน แต่มันจะไม่สำคัญ ในกรณีที่มีความถี่สูงต้องเลือกพื้นหลายจุด

ตรวจสอบว่าผู้ผลิตชิป USB ของคุณระบุสิ่งที่คุณควรใช้หรือไม่ ฉันค่อนข้างมั่นใจว่า Cypress ขอแนะนำตัวต้านทาน 1 ล้านตัวและมีฝาปิดขนาด 4.7nf เชื่อมต่อตัวป้องกันกับกราวด์ รูโล่ทั้งสองควรเชื่อมต่อกับร่องรอยขนาดใหญ่มาก (ฉันเชื่อว่าพวกเขาแนะนำ 100 ไมล์)

4 เชื่อมต่อการเชื่อมต่อ SHIELD เข้ากับ GND ผ่านตัวต้านทาน สิ่งนี้จะช่วยแยกและลดการปล่อย EMI และ RFI วางตัวต้านทานนี้ไว้ใกล้กับขั้วต่อ USB การทดลองบางอย่างอาจจำเป็นเพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้อง

5 จัดเตรียมระนาบสำหรับตัวป้องกัน USB บนเลเยอร์สัญญาณที่อยู่ติดกับระนาบ VCC ที่ไม่ใหญ่กว่าส่วนหัว USB

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

ความท้าทายหลักของการปฏิบัติตามมาตรฐาน EMI ของอุปกรณ์ความเร็วสูงคือการป้องกันพลังงานความถี่สูงจากการมีเพศสัมพันธ์ไปจนถึงโล่

อุปกรณ์ความเร็วเต็มใช้สายเคเบิลหุ้มฉนวนซึ่งต้องการให้เปลือกตัวเชื่อมต่อเชื่อมกับระนาบกราวด์ เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องทราบว่าระนาบกราวด์ไม่ได้มีพฤติกรรมเหมือนผิวดินที่มีความถี่สูง ตำแหน่งของการสิ้นสุดเปลือกขั้วต่อไปยังระนาบ Gnd นั้นสำคัญมาก การเชื่อมต่อจะต้องทำในพื้นที่ที่เงียบที่สุดของระนาบกราวด์เพื่อป้องกันเสียงรบกวนจากระนาบกราวด์จากการเชื่อมต่อกับโล่ ...

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

เป็นต้น

Google สำหรับ "หลักเกณฑ์ USB"

ไม่ควรต่อสายดินโล่ แน่นอนว่ามันจะมีสายดินอยู่ที่ปลายโฮสต์

ไม่ใช่ทุกคนที่ EMI เป็นปัญหา คุณต้องรู้ว่าเมื่อใดก็ตามที่คุณเชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับช่องเสียบที่คุณได้รับพัลส์ ESD สิ่งนี้เป็นอันตรายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นฉันจะไม่เชื่อมต่อ usb shild เข้ากับกราวด์โดยตรง

ฉันทำโครงการตามข้อกำหนดการออกแบบที่เรียกว่าตัวต้านทาน 33k ที่เชื่อมต่อตัวป้องกัน USB เข้ากับระนาบกราวด์ มันเป็นโครงการสำหรับวิทยุแฮมดังนั้นจึงสะดวกในการวางแผงวงจรของฉันใกล้กับเครื่องตรวจจับอีเอ็มไอที่ละเอียดอ่อน!

ในกรณีของฉันฉันต้องถอดตัวต้านทาน 33k และย่อ shield USB ให้ตรงกับระนาบกราวด์ของ PCB ของฉันเพื่อล้าง EMI

อันตรายของการเชื่อมต่อโล่ของคุณโดยตรงกับกราวด์คือถ้าอุปกรณ์สองตัวมี "เหตุผล" ที่มีศักยภาพแตกต่างกันและมีความสามารถกระแส DC ที่สำคัญจากแหล่งเหล่านั้นการเชื่อมต่อนี้อาจทำหน้าที่เป็นฟิวส์ระหว่างระบบไฟฟ้าทั้งสอง

โปรดจำไว้ว่าตัวเก็บประจุเกือบตายแล้วสั้นที่ความถี่เรโซแนนท์และโดยทั่วไปจะดำเนินการที่ย่านความถี่ค่อนข้างกว้างรอบความถี่นั้นดังนั้นตัวเก็บประจุระหว่างพื้นโล่กับพื้นดินของระบบจึงมักจะต้องประนีประนอม

ฉันออกแบบการสื่อสารฐานข้อมูลยานยนต์และมาตรฐานบางอย่างกำหนดให้มีเพียงอุปกรณ์เดียวที่เชื่อมต่อตัวป้องกันโดยตรงกับกราวด์และอุปกรณ์ส่วนที่เหลือจะต้องทำสิ่งนี้ผ่านทางซีรีย์ RC ฐานข้อมูลยานยนต์มีความเร็วต่ำกว่า USB 2.0 อย่างมาก แต่ความเสี่ยงควรใกล้เคียงกัน แม้ว่า USB 3.0 อาจบำรุงรักษาได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีการเชื่อมต่อที่มั่นคง นั่น (5 ถึง 10GHz) อยู่นอกขอบเขตประสบการณ์การออกแบบปัจจุบันของฉัน

ดีเนื่องจากมันจะปรากฏขึ้นที่เราต้องการคำตอบอื่นฉันจะใส่ในการออกเสียงลงคะแนนของฉันสำหรับดินมันผ่านชิปป้องกัน ESD เช่นUSBLC6 มันทำงานได้ดีสำหรับฉันในหลายโครงการ - ไม่มีการทำลายส่วนประกอบผ่าน ESD และไม่มีปัญหาเรื่องความสมบูรณ์ของข้อมูล ฉันรู้สึกว่าอย่างน้อยก็น่าสงสัยถ้า STmicroelectronics เป็นผู้ผลิตชิปดังกล่าวและตระหนักว่าตัวต้านทานตัวเก็บประจุหรือระยะสั้นถึงพื้นจะดีพอ ๆ กัน

ฉันไม่รู้ว่าความสำเร็จนี้เป็นเพราะมันเป็นสิ่งที่ถูกต้องที่จะทำหรือแค่โชคดี ด้วยคำตอบที่หลากหลายฉันจะถูกล่อลวงให้พูดว่าไม่มีใครทำ

ที่ทำงานเราเชื่อมต่อแจ็ค Ethernet เข้ากับกราวด์ AFAIK นี่เป็นสิ่งเดียวกันกับปัญหาที่เกิดขึ้นแม้ว่าสาย Ethernet จะไม่มีสัญญาณกราวด์ ดูเหมือนว่าจะทำงานและถูกตัดสินโดยคนที่มีประสบการณ์มากกว่าตัวฉัน

ฉันใช้ตัวต้านทานระหว่าง 10K ถึง 50K IIRC ฉันเห็นค่า 33K ในบันทึกย่อของแอปพลิเคชัน FTDI

ฉันจะทำให้การเชื่อมต่อทั้งหมดในแผนผัง

ดูEMI และ USBที่แนะนำให้ต่อลงดินทั้งสองด้านเพื่อป้องกันการส่งสัญญาณ EMI ตามความถี่ที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูล USB

ฉันออกแบบบอร์ดหลายบอร์ดและใช้ชิป FTDI (FT245R) เสมอ แผ่นข้อมูลแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าโล่ต้องเชื่อมต่อกับ GND ชิป GND เดียวกันซึ่งเป็นกราวด์ของ PCB!