¿Cómo debo enrutar el protector del conector USB en la PCB? ¿Debería estar conectado al plano GND justo donde está colocado el USB, o debería estar aislado el blindaje de la GND, o debería estar conectado a tierra a través de un chip de protección ESD, una resistencia de alta resistencia o un fusible?
PS. ¿Debo colocar las conexiones de pantalla en el esquema, o simplemente enrutarlas en PCB?
Para que la protección sea efectiva, se requiere una conexión de baja impedancia a la tierra de la protección. Creo que aquellos que recomiendan resistencias, o que no lo conectan a tierra en absoluto, o que hablan estrictamente de su tierra lógica digital, y suponiendo que tiene una tierra de protección separada. Si tienes una carcasa de metal, esta será la tierra de tu escudo. En algún momento, su conexión a tierra digital debe conectarse a la conexión a tierra de su escudo. Por razones de EMI, este único punto debe estar cerca de su área de E / S. Esto significa que es mejor colocar su conector USB con cualquier otro conector de E / S alrededor de una sección de la placa y ubicar su escudo en el punto de conexión a tierra lógica en esa ubicación. Hay algunas excepciones al punto único, regla, si tiene un gabinete de metal sólido sin aberturas, por ejemplo, múltiples puntos de conexión pueden ser útiles. En cualquier caso, en la conexión a tierra del blindaje al circuito, algunos pueden recomendar el uso de una resistencia o un condensador (o ambos), pero rara vez hay una razón razonable para hacerlo. Desea una conexión de baja inductancia entre los dos para proporcionar una ruta para el ruido de modo común. ¿Por qué desviar el ruido a través de la capacitancia parásita (por ejemplo, irradiarlo al ambiente)? La única razón que se suele dar para tales tácticas es evitar los bucles de conexión a tierra, pero estamos hablando de USB, lo más probable es que los bucles de conexión a tierra no sean un problema para la mayoría de las aplicaciones de USB. Por supuesto, tales tácticas evitarán los bucles de tierra, pero también harán que su blindaje sea casi inefectivo.
Herny Ott analiza esto en su libro, "Ingeniería de compatibilidad electromagnética". Necesitas verlo desde la imagen más grande. IE, ¿qué está haciendo el escudo?
Para señales de baja frecuencia, la pantalla se usa para proteger la señal que se está transfiriendo. Desea evitar que las señales de la línea eléctrica / radio AM / FM se acoplen a su señal porque interferirá con las operaciones normales. Por lo tanto no debes atar la GND en ambos extremos. Los bucles de tierra provocarán que pequeños ruidos se acoplen a su señal, por lo tanto, el bucle de tierra debe estar roto. Esto no significa que dejes el escudo colgando. Debe atar el blindaje del cable, a su caja, y si es necesario (como en el caso del cable coaxial), puede atar la conexión a tierra de su circuito en este mismo punto. Desea utilizar la conexión a tierra de un solo punto tanto como sea posible para baja frecuencia por las razones anteriores.
Sin embargo, para señales de alta frecuencia, lo contrario es cierto. Suelen ser señales digitales a muy altas frecuencias. Incluso si algún ruido se acoplara, la naturaleza digital de la electrónica, así como el filtrado, deberían mantener fácilmente las operaciones normales. Desea reducir las emisiones de las señales de datos, NO protegerlas de la radiación. Por esta razón, la ruta de impedancia más baja debe conectarse al blindaje en AMBOS extremos. Sí, habrá bucles a tierra, y el ruido se acoplará, pero no importará. En el caso de alta frecuencia, se prefiere tierra multipunto.
Verifique si el fabricante de las especificaciones de su chip USB determina qué debe usar. Estoy bastante seguro de que Cypress recomienda una resistencia de 1M y una tapa de 4.7nf que conectan el escudo a tierra. Los dos orificios del escudo deben estar conectados con un rastro muy grande (¿creo que sugirieron 100 mils?)
4 Conecte la conexión SHIELD a GND a través de una resistencia. Esto ayuda Aísla y reduce EMI y RFI. emisiones. Mantenga esta resistencia cerca al conector USB. Algunos la experimentación puede ser necesaria para obtener el valor correcto.
5 Proporciona un plano para el protector USB en la capa de señal adyacente a la Plano VCC que no es más grande que el Encabezado USB.
El principal reto de la máxima velocidad. dispositivo de cumplimiento EMI está impidiendo energía de alta frecuencia de acoplamiento a el escudo.
Los dispositivos de velocidad completa usan un blindado cable que requiere que el cáscara del conector estar atado al suelo avión. Es importante tener en cuenta que un plano de tierra no se comporta como una superficie equipotencial a alta frecuencias La ubicación de la terminación de la carcasa del conector a la El plano de Gnd es crítico. La conexión Se debe hacer en la zona más tranquila. Del plano de tierra para evitar ruidos. desde el plano de tierra desde el acoplamiento a el escudo ...
etc.
Google para "directrices de USB"
El escudo no debe estar conectado a tierra. Está conectado a tierra en el extremo del host, por supuesto.
Basé un proyecto en una especificación de diseño que requería una resistencia de 33k que conecta el protector USB al plano de tierra. Fue un proyecto para radioaficionados, ¡por lo que mi placa de circuito se colocó cerca de un detector de EMI sensible!
En mi caso, tuve que quitar la resistencia de 33k y cortar el escudo USB directamente al plano de tierra de mi PCB para borrar la EMI.
No olny la EMI es el problema. Debe saber que cada vez que conecte el cable al conector, recibirá un impulso de descarga ESD. Esto es peligroso para la electrónica. Por lo tanto, nunca conectaría el dispositivo USB directamente a tierra.
Bueno, como parece que necesitamos otra respuesta, pondré mi voto para conectarlo a tierra a través de un chip de protección ESD, como USBLC6 . Me ha funcionado bien en varios proyectos: no hay destrucción aparente de componentes a través de ESD y no hay problemas con la integridad de los datos. Creo que sería al menos un poco sospechoso si STmicroelectronics fabrica un chip de este tipo, y soy consciente de que una resistencia, un condensador o un cortocircuito a tierra serían tan buenos.
No sé si este éxito se debe a que es lo correcto, o simplemente a la mala suerte. Dada la gran variedad de respuestas, me sentiría tentado a decir que nadie lo hace.
En el trabajo, conectamos los conectores Ethernet directamente a tierra. AFAIK, este es el mismo problema, aunque el cable Ethernet no transmita señal de tierra. Parece funcionar, y fue decidido por alguien con más experiencia que yo.
Yo uso una resistencia entre 10K y 50K. IIRC Vi un valor de 33K en una nota de aplicación FTDI.
Yo pondría todas las conexiones en el esquema.
El peligro de conectar directamente su escudo a tierra es que si dos dispositivos tienen "conexiones a tierra" a diferentes potenciales y existe una capacidad de corriente CC significativa de esas fuentes, esta conexión podría servir como un fusible entre los dos sistemas de alimentación.
Recuerde que un capacitor está casi en un punto muerto en su frecuencia de resonancia y generalmente conduce en una banda bastante amplia alrededor de esa frecuencia, por lo que un capacitor entre la tierra de protección y la tierra del sistema es a menudo el compromiso necesario.
Diseño las comunicaciones de bus de datos automotrices y algunos estándares requieren que solo un dispositivo conecte el blindaje directamente a tierra y el resto de los dispositivos deben hacerlo a través de una serie RC. Un bus de datos automotriz tiene una velocidad significativamente menor que la del USB 2.0, pero los riesgos deberían ser similares. Sin embargo, el USB 3.0 puede ser difícil de mantener correctamente sin conexiones sólidas de protección. Eso (5 a 10 GHz) está fuera del alcance de mi experiencia de diseño actual.
He diseñado varias tarjetas y siempre he utilizado el chip FTDI (FT245R). La hoja de datos indica claramente que el blindaje debe estar conectado a GND. ¡El mismo GND de chip que es la base de PCB!