Come collegare gli schermi USB / Ethernet allo chassis o alla messa a terra digitale

Ho un PCB con alcuni connettori Ethernet USB e RJ-45 su un lato. Sono piuttosto confuso su come esattamente dovrei collegare i pin SHIELD su di loro però.

Questo è per un dispositivo host che si interfaccia con le periferiche. È alimentato a 5V 10A regolato da un alimentatore esterno ed è destinato all'uso all'interno di un veicolo.

Ho trovato questa domanda (la massa dello chassis deve essere collegata alla terra digitale? ) Insieme ad altri che mi hanno aiutato un po ', ma sono ancora confuso. La risposta accettata su questo dice di usare i fori di montaggio, ma non sono sicuro di aver compreso appieno. Non sono sicuro se i fori di montaggio collegano direttamente lo chassis / i fondi digitali o se si collegano solo alla custodia in metallo. Ho assunto il dopo.

Ancora più confuso: e se volessi usare un involucro di plastica? Preferirei la plastica, ma suppongo che il metallo lo proteggerebbe meglio dalle interferenze elettromagnetiche all'interno del veicolo.

Ecco un esempio ( molto semplificato) del mio layout attuale.

E lo schema (per ogni evenienza, non molto utile)

• I pin di schermatura si collegano al piano CHASSIS che è isolato dal GND digitale . Anche l'alloggiamento fisico dei connettori dovrebbe toccare il contenitore metallico.
• Il piano CHASSIS è collegato alla custodia in metallo tramite i fori / le viti di montaggio.
• L'alimentatore GND è collegato al contenitore metallico tramite il foro di montaggio in basso a sinistra. Questo a sua volta collega GND a TELAIO tramite l'involucro metallico stesso.

Sto pensando troppo a questo? Devo solo collegare i pin di protezione a GND e chiamarlo un giorno?

Potresti non pensarci troppo, dipende da quale sia la tua applicazione e se devi superare eventuali ispezioni normative per un prodotto. L'idea generale è di deviare l'ESD a terra attraverso il telaio e lontano dall'elettronica. Questo dipende dal fatto che la custodia sia isolata o meno. Un'altra cosa da tenere a mente è che puoi anche far passare la RF attraverso lo scudo e la RF dovrebbe essere presa in considerazione se devi costruire un prodotto per superare i test delle emissioni (i cavi fanno grandi antenne e possono persino aiutare a indurre i fulmini RF sulla tua scheda) . Per ora parlerò di ESD. Un buon riferimento a tutte le cose ESD e RF è questo libro Ingegneria della compatibilità elettromagnetica di Henry W. Ott. Lo citerò

Quindi dove devono essere collegati schermi di cavi, protezioni transitorie di tensione e filtri I / O quando il prodotto si trova in un involucro di plastica? Esistono tre possibilità come segue:

1. Al piano di massa del circuito (scelta più scadente)
2. A un piano di terra I / O separato come discusso nel Sez. 12.4.3
3. Ad una grande placca di metallo separata aggiunta sul fondo del prodotto (scelta migliore)

Nel tuo caso, se nessuno dei cavi va all'esterno di un veicolo, non mi preoccuperei troppo della RF. Se i cavi non entrassero in contatto con le persone (sepolti nella lineetta), non mi preoccuperei troppo. Se ci passassi per il centro vicino alle persone mi preoccuperei. Puoi pensare alla terra del tuo veicolo come a terra. L'auto può accumulare una carica ma funziona anche come una gabbia di Faraday, quindi tutto all'interno sarà vicino a 0 (tranne qualcosa come una copertura del sedile che è stata caricata, qualsiasi metallo collegato al telaio sarà vicino a 0 V (0v essendo la tensione rispetto all'auto e non alla terra "Terra")).

Ho anche incluso un'immagine per sopprimere l'ESD in una custodia di metallo dello stesso libro:

Collega i tuoi pin di schermatura a GND, quindi fai passare un cavo / cinghia di messa a terra dal tuo involucro di metallo a qualcos'altro nel veicolo che è collegato a terra in modo da avere un posto per "scaricare" il rumore. Nella maggior parte dei veicoli, quasi ogni superficie metallica è collegata a terra al terminale (-) della batteria (a meno che non si disponga di un veicolo a terra + traballante). È possibile estrarre la terra da un filo radio, una staffa di montaggio in metallo per chasis, un elemento del telaio vicino, ecc.

Esistono due approcci a questo problema che hanno senso:

1. Collegare la massa del telaio e la massa del segnale al telaio in molti punti, ma non collegarli tra loro
2. Collegare la massa del telaio al telaio e lasciare isolati gli altri fori di montaggio , quindi collegare la massa del telaio alla terra del segnale nel punto in cui i segnali attraversano la divisione del piano.

L'approccio 1 (il tuo approccio attuale) fornisce una buona connessione (bassa L) ad alta frequenza, motivo per cui viene utilizzato in applicazioni come schede madri per computer. Tuttavia, ha un costo: può consentire alle correnti a bassa frequenza di fluire nella massa del segnale dallo chassis, causando quindi un problema di rumore dovuto all'accoppiamento di impedenza comune nella massa del segnale.

Avvicinarsi 2 elimina il potenziale per cicli e accoppiamento di impedenza comune, ma rischia di eccitazione della parte interna della scatola con il piano di appoggio che funge da antenna patch bordo alimentato a RF - più indesiderabile, soprattutto se si dispone di una scatola che è male a fermare RF. Può anche essere usato con scatole di plastica senza lavoro extra - l'approccio 1 richiede che le viti della scheda si colleghino ad un piano immagine retrofit o ad uno schermo interno per fornire continuità, in quel caso.

Per quanto riguarda le scatole di plastica rispetto alle scatole di metallo - una scatola di metallo può fornire una buona schermatura EMI, ma deve essere progettata con un po 'di cura per evitare inavvertite antenne a fessura nelle cuciture meccaniche. Le scatole di plastica possono avere schermature EMI progettate su di esse o adattate successivamente mediante uno strato di lamina interna; se uno scudo EMI complessivo non viene utilizzato in una scatola di plastica, tuttavia, il minimo indispensabile che consiglierei è un foglio di metallo da qualche parte nella scatola per fungere da piano dell'immagine. (Questa può essere la stessa cosa della piastra di massa ESD.)