Как подключить USB-разъем?

Как я должен направить экран USB Connector на печатной плате? Должен ли он быть подключен к плоскости GND прямо там, где расположен USB, или экран должен быть изолирован от GND, или он должен быть подключен к заземлению через защитную микросхему ESD, резистор высокого сопротивления или предохранитель?

PS. Стоит ли подключать экранированные соединения на схеме или просто прокладывать их на печатной плате?

Для того чтобы экран был эффективным, он требует подключения с максимально низким сопротивлением к заземлению экрана. Я думаю, что те, кто рекомендует резисторы, или вообще не подключают его к заземлению, или строго говорят о заземлении вашей цифровой логики, и предполагают, что у вас есть отдельное заземление экрана. Если у вас есть металлический корпус, это будет ваша земля щита. В какой-то момент ваше цифровое заземление должно подключиться к заземлению экрана. По причинам EMI эта единственная точка должна быть рядом с вашей областью ввода / вывода. Это означает, что лучше всего разместить USB-разъем с любыми другими разъемами ввода-вывода вокруг одной секции платы и расположить экран в точке логического заземления в этом месте. Есть некоторые исключения из одной точки, правило, если у вас цельный металлический корпус без каких-либо отверстий, например, несколько точек подключения могут быть полезны. В любом слючае, при подключении экрана к заземлению некоторые могут порекомендовать использовать резистор или конденсатор (или оба), но редко есть разумная причина для этого. Требуется соединение с низкой индуктивностью между ними, чтобы обеспечить путь для синфазного шума. Зачем отвлекать шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, по которой обычно указывается такая тактика, заключается в том, чтобы предотвратить замыкание на землю, но вы говорите о USB. Скорее всего, заземление не будет проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит зацикливание на земле, но она также разрушит ваше экранирование, но неэффективно. Требуется соединение с низкой индуктивностью между ними, чтобы обеспечить путь для синфазного шума. Зачем отвлекать шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, по которой обычно указывается такая тактика, заключается в том, чтобы предотвратить замыкание на землю, но вы говорите о USB. Скорее всего, заземление не будет проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит зацикливание на земле, но она также разрушит ваше экранирование, но неэффективно. Требуется соединение с низкой индуктивностью между ними, чтобы обеспечить путь для синфазного шума. Зачем отвлекать шум через паразитную емкость (например, излучать его в окружающую среду)? Единственная причина, по которой обычно указывается такая тактика, заключается в том, чтобы предотвратить замыкание на землю, но вы говорите о USB. Скорее всего, заземление не будет проблемой для большинства приложений USB. Конечно, такая тактика предотвратит зацикливание на земле, но она также разрушит ваше экранирование, но неэффективно.

Херни Отт обсуждает это в своей книге «Разработка электромагнитной совместимости». Вы должны смотреть на это с более широкой картины. IE, что делает щит?

Для низкочастотных сигналов экран используется для защиты передаваемого сигнала. Вы хотите, чтобы радиосигналы линии электропередачи / AM / FM не попали в ваш сигнал, потому что это будет мешать нормальной работе. Поэтому вы не должны связывать GND на обоих концах. Контуры заземления вызовут небольшие шумы в вашем сигнале, поэтому контур заземления должен быть нарушен. Это не значит, что вы оставляете щит висящим. Вы должны привязать экран кабеля к вашему корпусу, и, если необходимо (как в случае коаксиального кабеля), вы можете привязать заземление вашей цепи к этой же точке. Вы хотите использовать заземление в одной точке в максимально возможной степени для низкой частоты по вышеуказанным причинам.

Однако для высокочастотных сигналов верно обратное. Обычно это цифровые сигналы на очень высоких частотах. Даже если некоторый шум действительно связан, цифровая природа электроники, а также фильтрация должны легко поддерживать нормальную работу. Вы хотите уменьшить выбросы сигналов данных, а не защищать их от излучения. По этой причине канал с самым низким сопротивлением должен быть подключен к экрану на обоих концах. Да, будут контуры заземления, и шум будет связан, но это не будет иметь значения. В случае высокой частоты, многоточечное заземление является предпочтительным.

Проверьте, специфицирует ли производитель вашего USB-чипа, что вам следует использовать. Я уверен, что Cypress рекомендует резистор 1М и 4.7нф крышку, соединяющую экран с землей. Два отверстия экрана должны быть соединены с очень большим следом (я полагаю, они предложили 100 мил?)

4 Подключите соединение SHIELD к GND через резистор. Это помогает изолировать его и снижает выбросы электромагнитных и радиочастотных помех. Держите этот резистор рядом с разъемом USB. Некоторые эксперименты могут быть необходимы для получения правильного значения.

5 Обеспечьте плоскость для экрана USB на сигнальном слое, смежном с плоскостью VCC, которая не больше заголовка USB.

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

Основная проблема, связанная с соблюдением электромагнитных требований для высокоскоростных устройств, заключается в предотвращении соединения высокочастотной энергии с экраном.

Полноскоростные устройства используют экранированный кабель, который требует, чтобы корпус разъема был привязан к заземляющей плоскости. Важно отметить, что земляная плоскость не ведет себя как эквипотенциальная поверхность на высоких частотах. Расположение конца оболочки соединителя к плоскости Gnd является критическим. Соединение должно быть выполнено в самой тихой области заземляющей плоскости, чтобы шум от заземляющей плоскости не связывался с экраном ...

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

и т.п.

Google для "USB Guidelines"

Щит не должен быть заземлен. Конечно же, он заземлен на стороне хоста.

Проблема заключается не только в EMI. Вы должны знать, что каждый раз, когда вы подключаете кабель к разъему, вы получаете импульсы разряда ESD. Это опасно для электроники. Так что я бы никогда не подключил USB шилд напрямую к земле.

Я основал проект на спецификации проекта, требующей резистор 33 кОм, соединяющий экран USB с заземляющей плоскостью. Это был проект для радиолюбителей, поэтому моя печатная плата была удобно расположена рядом с чувствительным детектором электромагнитных помех!

В моем случае мне пришлось снять резистор 33 кОм и закорачивать экран USB непосредственно на заземляющую поверхность моей печатной платы, чтобы очистить EMI.

Опасность прямого подключения вашего экрана к заземлению состоит в том, что если два устройства имеют «заземление» при разных потенциалах и имеется значительная способность постоянного тока от этих источников, это соединение может служить предохранителем между двумя энергосистемами.

Помните, что конденсатор почти полностью закорочен на своей резонансной частоте и обычно проводит в довольно широкой полосе вокруг этой частоты, поэтому конденсатор между землей экрана и землей системы часто является необходимым компромиссом.

Я проектирую автомобильную связь по шине данных, и некоторые стандарты требуют, чтобы только одно устройство подключало экран непосредственно к земле, а остальные устройства должны делать это через последовательный RC. Автомобильная база данных имеет значительно меньшую скорость, чем USB 2.0, но риски должны быть аналогичными. Тем не менее, USB 3.0 может быть сложно правильно поддерживать без надежного подключения экрана. Это (от 5 до 10 ГГц) выходит за рамки моего текущего опыта проектирования.

Что ж, поскольку, похоже, нам нужен другой ответ, я проголосую за заземление с помощью микросхемы защиты от электростатического разряда, например, USBLC6 . У меня это хорошо сработало в нескольких проектах - Нет явного разрушения компонентов через ESD и нет проблем с целостностью данных. Я чувствую, что было бы по меньшей мере немного подозрительно, если бы STmicroelectronics произвела такую ​​микросхему и знала, что резистор, конденсатор или короткое замыкание на землю были бы такими же хорошими.

Я не знаю, если это успех, потому что это правильно, или просто глупая удача. Учитывая широкий спектр ответов, я хотел бы сказать, что никто не делает.

На работе мы подключаем разъемы Ethernet прямо к земле. AFAIK, это то же самое, что и рассматриваемая проблема, хотя кабель Ethernet не передает сигнал заземления. Кажется, работает, и было решено кем-то с большим опытом, чем я.

Я использую резистор между 10К и 50К. IIRC Я увидел значение 33K в примечании к заявке FTDI.

Я бы поставил все соединения на схеме.

См. EMI и USB, в которых рекомендуется заземлять оба конца, чтобы предотвратить передачу EMI на частотах, используемых для передачи данных USB.

Я разработал несколько плат и всегда использовал чип FTDI (FT245R). В техническом описании четко указано, что экран должен быть подключен к GND. Тот же GND чипа, который является основой PCB!