Должно ли заземление корпуса быть присоединено к цифровому заземлению?

Я работаю на печатной плате с экранированными разъемами RJ45 (ethernet), RS232 и USB и питается от блока питания 12 В переменного / постоянного тока (я делаю шаг 5 В и 3,3 В на плате). Вся конструкция заключена в металлическое шасси.

Экраны разъемов ввода / вывода подключаются к плоскости CHASSIS_GND на периферии печатной платы и также контактируют с передней панелью металлического корпуса. CHASSIS_GND изолирован от цифрового GND рвом (пустым).

Вот вопрос: следует ли каким-либо образом связывать CHASSIS_GND с плоскостью цифрового GND? Я читал бесчисленные заметки о приложениях и руководства по верстке, но кажется, что у всех есть разные (и иногда кажущиеся противоречивыми) советы о том, как эти две плоскости должны быть соединены вместе.

До сих пор я видел:

• Свяжите их вместе в одной точке с резистором 0 Ом возле источника питания.
• Свяжите их вместе с одним конденсатором 0,01 мкФ / 2 кВ рядом с источником питания.
• Свяжите их параллельно с резистором 1М и конденсатором 0,1 мкФ
• Замкните их вместе с резистором 0 Ом и конденсатором 0,1 мкФ параллельно
• Свяжите их параллельно несколькими конденсаторами 0,01 мкФ рядом с входом / выходом
• Замкните их вместе напрямую через монтажные отверстия на плате
• Свяжите их вместе с конденсаторами между цифровым заземлением и монтажными отверстиями
• Свяжите их вместе через несколько соединений с низкой индуктивностью рядом с разъемами ввода / вывода
• Оставьте их полностью изолированными (нигде не соединенными)

Я нашел эту статью Генри Отта ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ), в которой говорится:

Сначала я скажу вам, что вы не должны делать, то есть выполнить одноточечное соединение между заземлением цепи и заземлением корпуса на источнике питания ... заземление цепи должно быть подключено к корпусу с помощью соединения с низкой индуктивностью в I / O площадь доски

Кто-нибудь может объяснить практически, как выглядит «соединение с малой индуктивностью» на такой плате?

Кажется, что существует много причин EMI и ESD для замыкания или разъединения этих плоскостей друг с другом, и они иногда противоречат друг другу. У кого-нибудь есть хороший источник понимания того, как связать эти самолеты?

Это очень сложный вопрос, поскольку он касается EMI / RFI, ESD и средств безопасности. Как вы заметили, есть много способов справиться с шасси и цифровым оборудованием - у каждого есть свое мнение, и все думают, что другие люди ошибаются. Просто чтобы ты знал, они все не правы, а я прав. Честное слово! :)

Я сделал это несколькими способами, но способ, который, кажется, работает лучше всего для меня, такой же, как это делают материнские платы ПК. Каждое монтажное отверстие на плате соединяет сигнал gnd (он же цифровое заземление) непосредственно с металлическим шасси с помощью винта и металлического упора.

Для разъемов с экраном этот экран подключается к металлическому шасси через как можно более короткое соединение. В идеале экран разъема должен касаться корпуса, в противном случае на плате должен быть крепежный винт как можно ближе к разъему. Идея заключается в том, что любой шум или статический разряд могут остаться на экране / шасси и никогда не попадут внутрь коробки или на печатную плату. Иногда это невозможно, поэтому, если он попадет на печатную плату, вы захотите снять его с печатной платы как можно быстрее.

Позвольте мне прояснить это: для печатной платы с разъемами сигнальный GND подключается к металлическому корпусу с помощью монтажных отверстий. GND корпуса соединяется с металлическим корпусом с помощью монтажных отверстий. GND корпуса и Signal GND НЕ соединены вместе на печатной плате, а вместо этого используют металлический корпус для этого соединения.

Затем металлическое шасси в конечном итоге подключается к контакту GND на 3-контактном разъеме питания переменного тока, а НЕ к нейтральному контакту. Есть еще вопросы безопасности, когда мы говорим о двухконтактных разъемах питания переменного тока - и вам придется их искать, так как я не очень разбираюсь в этих правилах / законах.

Свяжите их вместе в одной точке с резистором 0 Ом возле источника питания.

Не делай этого. Это позволит гарантировать, что любой шум на кабеле должен распространяться через вашу цепь, чтобы добраться до GND. Это может нарушить вашу схему. Причина резистора 0 Ом заключается в том, что это не всегда работает, и наличие резистора дает вам простой способ удалить соединение или заменить резистор колпачком.

Свяжите их вместе с одним конденсатором 0,01 мкФ / 2 кВ рядом с источником питания.

Не делай этого. Это вариация 0-омного резистора. Та же идея, но мысль в том, что колпачок позволит передавать сигналы переменного тока, но не постоянного тока. Мне кажется глупым, потому что вы хотите, чтобы сигналы постоянного тока (или, по крайней мере, 60 Гц) проходили так, чтобы автоматический выключатель срабатывал в случае серьезного сбоя.

Свяжите их параллельно с резистором 1М и конденсатором 0,1 мкФ

Не делай этого. Проблема с предыдущим «решением» заключается в том, что шасси теперь плавает относительно GND и может собирать заряд, достаточный для возникновения незначительных проблем. Резистор сопротивлением 1 мОм должен это предотвратить. В остальном это идентично предыдущему решению.

Замкните их вместе с резистором 0 Ом и конденсатором 0,1 мкФ параллельно

Не делай этого. Если есть резистор 0 Ом, зачем беспокоиться о заглушке? Это всего лишь вариация на другие, но с большим количеством вещей на печатной плате, чтобы вы могли изменить вещи, пока он не заработает.

Свяжите их параллельно несколькими конденсаторами 0,01 мкФ рядом с входом / выходом

Ближе. Рядом с входом / выходом лучше, чем рядом с разъемом питания, так как шум не будет распространяться по цепи. Несколько колпачков используются, чтобы уменьшить сопротивление и соединить вещи там, где это важно. Но это не так хорошо, как то, что я делаю.

Замкните их вместе напрямую через монтажные отверстия на плате

Как уже упоминалось, мне нравится этот подход. Очень низкий импеданс, везде.

Свяжите их вместе с конденсаторами между цифровым заземлением и монтажными отверстиями

Не так хорошо, как просто закорачивать их вместе, так как сопротивление выше, и вы блокируете постоянный ток.

Свяжите их вместе через несколько соединений с низкой индуктивностью рядом с разъемами ввода / вывода

Вариации на одно и то же. Можно также назвать «множественные соединения с малой индуктивностью» такими вещами, как «заземление» и «монтажные отверстия»

Оставьте их полностью изолированными (нигде не соединенными)

Это в основном то, что делается, когда у вас нет металлического шасси (например, полностью пластиковый корпус). Это становится сложным и требует тщательного проектирования схемы и компоновки печатной платы для правильной работы, и все же пройти все нормативные испытания EMI. Это можно сделать, но, как я уже сказал, это сложно.

$\Omega$

Также смотрите этот вопрос по дизайну «EMI Proof» .

Я полностью поддерживаю последнее предложение Дэвида Кесснера. В основном я имею дело с аналоговым дизайном на уровне микровольт, где очень легко разрушить проект, связав вместе разные сигналы заземления. Просто оставьте их изолированными и следите за дизайном и развязкой печатной платы, чтобы избежать паразитных колебаний. Много зависит от используемых частот и уровней сигнала. Только тщательный дизайн и ИСПЫТАНИЕ прототипа в шумных условиях докажут, если дизайн правильный. Прохождение испытаний на ESD и EMI обычно не связано.

Заземление шасси только для безопасности. Из того, что я понимаю, лучше сохранять фактическую плоскость заземления цепи изолированной, а это означает, что корпус и цифровое заземление подключаются только к источнику питания или снаружи. Это сделано по нескольким причинам, но есть два больших преимущества:

1. Гораздо меньше шансов, что любая радиостанция (или ее компоненты) укажет утечку в цифровую схему
2. Значительно снижает степень того, что шасси будет служить «непреднамеренным излучателем» - например, колебания и изменения состояния в цифровых схемах гораздо реже усиливаются / излучаются шасси.

На мой взгляд, причина того, что этот способ хорошо работает на ПК, заключается в том, что есть только одна плата, а также рядом с источником питания. Мое собственное приложение - это один источник питания постоянного тока, но несколько печатных плат расположены далеко друг от друга. Для моего приложения, учитывая EMI и RFI, я думаю, что лучший способ - это подключить отрицательный выход постоянного тока блока питания к металлическому шасси / заземлению сразу после источника питания в одной точке. Это означает, что на всех печатных платах не должно быть заземления к корпусу. Пары проводов от источника питания должны быть скручены. Если бы мне пришлось подключаться на стороне печатной платы, то через металлическое шасси проходил бы некоторый обратный ток постоянного тока, и это вызывает проблемы с шумом. Когда у вас есть только одна печатная плата, все же лучше поместить эту единственную точку на стороне источника питания, потому что на многих источниках питания заземление постоянного тока связано с заземлением внутри самого источника питания. Это одноточечное соединение является жесткой связью с землей / шасси. Обратите внимание, что в некоторых приложениях неизбежно иметь многоточечное соединение заземления постоянного тока с шасси на стороне печатной платы, тогда в этом случае я бы рекомендовал использовать логическое заземление с плавающей запятой, что означает заземление и заземление вашей логики постоянного тока. земля изолирована. Если вы в состоянии убедиться в том, что на практике вы могли бы создать единую наземную стратегию, это помогло бы вам намного лучше с точки зрения усиления шума.

Подключите сигнальное заземление печатной платы непосредственно к заземлению шасси через монтажные отверстия, обратный ток может не проходить через кабель питания, поскольку заземление шасси может иметь более низкий импеданс для обратного тока. Если это так, повлияет ли это на электромагнитные помехи кабелей? например, часть компенсации излучения витой пары на основе той же величины, но тока в обратном направлении.