Come collegare lo schermo del connettore USB?

Come devo instradare lo schermo del connettore USB sul PCB? Dovrebbe essere collegato al piano GND proprio dove è posizionato USB, o lo schermo dovrebbe essere isolato da GND, o dovrebbe essere collegato a terra tramite chip di protezione ESD, resistenza ad alta resistenza o fusibile?

PS. Devo mettere i collegamenti di schermatura su schematico o semplicemente instradarli su PCB?

Perché lo schermo sia efficace, richiede una connessione il più bassa impedenza possibile alla terra dello schermo. Penso che quelli che raccomandano resistori, o non lo collegano affatto alla terra, o parlano rigorosamente della tua terra logica digitale, e presumono che tu abbia una terra di schermatura separata. Se hai una custodia in metallo, questa sarà la terra dello scudo. Ad un certo punto, la terra digitale deve essere collegata alla terra dello schermo. Per motivi EMI, questo punto singolo dovrebbe essere vicino alla propria area I / O. Ciò significa che è meglio posizionare il connettore USB con qualsiasi altro connettore I / O attorno a una sezione della scheda e posizionare lo scudo sul punto di terra logico in quella posizione. Esistono alcune eccezioni al singolo punto, regola, se si dispone di un contenitore metallico solido senza aperture, ad esempio, possono essere utili più punti di connessione. In ogni caso, alla connessione di terra tra schermatura e circuito, alcuni potrebbero raccomandare di utilizzare un resistore o un condensatore (o entrambi) ma raramente esiste un motivo ragionevole per farlo. Si desidera una connessione a bassa induttanza tra i due per fornire un percorso per il rumore in modalità comune. Perché deviare il rumore attraverso la capacità parassita (ad es. Irradiarlo nell'ambiente)? L'unico motivo solitamente indicato per tali tattiche è prevenire i loop di massa, ma stai parlando di USB, molto probabilmente i loop di massa non saranno un problema per la maggior parte delle applicazioni USB. Certo, tali tattiche impediranno loop di terra, ma renderanno anche la tua schermatura quasi inefficace. Si desidera una connessione a bassa induttanza tra i due per fornire un percorso per il rumore in modalità comune. Perché deviare il rumore attraverso la capacità parassita (ad es. Irradiarlo nell'ambiente)? L'unico motivo solitamente indicato per tali tattiche è prevenire i loop di massa, ma stai parlando di USB, molto probabilmente i loop di massa non saranno un problema per la maggior parte delle applicazioni USB. Certo, tali tattiche impediranno loop di terra, ma renderanno anche la tua schermatura quasi inefficace. Si desidera una connessione a bassa induttanza tra i due per fornire un percorso per il rumore in modalità comune. Perché deviare il rumore attraverso la capacità parassita (ad es. Irradiarlo nell'ambiente)? L'unico motivo solitamente indicato per tali tattiche è prevenire i loop di massa, ma stai parlando di USB, molto probabilmente i loop di massa non saranno un problema per la maggior parte delle applicazioni USB. Certo, tali tattiche impediranno loop di terra, ma renderanno anche la tua schermatura quasi inefficace.

Herny Ott ne parla nel suo libro "Ingegneria della compatibilità elettromagnetica". Devi guardarlo dall'immagine più grande. IE, cosa sta facendo lo scudo?

Per i segnali a bassa frequenza, lo schermo viene utilizzato per proteggere il segnale da trasferire. Si desidera evitare che i segnali radio della linea di alimentazione / AM / FM si accoppino al segnale perché interferiranno con le normali operazioni. Pertanto non è necessario legare il GND su entrambe le estremità. I circuiti di massa causano l'associazione di piccoli rumori al segnale, pertanto il circuito di terra deve essere interrotto. Questo non significa che lasci sospeso lo scudo. Dovresti legare la schermatura del cavo al tuo involucro e, se necessario (come nel caso del cavo coassiale), puoi collegare la terra del tuo circuito allo stesso punto. Si desidera utilizzare la messa a terra a punto singolo il più possibile a bassa frequenza per i motivi sopra indicati.

Tuttavia, per i segnali ad alta frequenza, è vero il contrario. Di solito sono segnali digitali a frequenze molto elevate. Anche se un po 'di rumore fosse accoppiato, la natura digitale dell'elettronica e il filtraggio dovrebbero facilmente mantenere le normali operazioni. Volete ridurre le emissioni dei segnali di dati, NON proteggerli dalle radiazioni. Per questo motivo, il percorso di impedenza più basso deve essere collegato allo schermo su ENTRAMBE le estremità. Sì, ci saranno anelli di massa e il rumore verrà accoppiato, ma non importa. In caso di alta frequenza, è preferita la terra multipunto.

Verifica se il produttore del tuo chip USB specifica cosa dovresti usare. Sono abbastanza sicuro che Cypress raccomanda una resistenza da 1 M e un cappuccio da 4,7 nf che collega lo schermo a terra. I due fori di schermatura dovrebbero essere collegati con una traccia molto grande (credo che abbiano suggerito 100 mil?)

4 Collegare la connessione SHIELD a GND tramite un resistore. Questo aiuta a isolarlo e riduce le emissioni EMI e RFI. Tenere questo resistore vicino al connettore USB. Potrebbe essere necessaria qualche sperimentazione per ottenere il valore corretto.

5 Fornire un piano per lo schermo USB sul livello del segnale adiacente al piano VCC che non sia più grande dell'intestazione USB.

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

La sfida principale della conformità EMI del dispositivo a piena velocità è impedire all'energia ad alta frequenza di accoppiarsi allo schermo.

I dispositivi a piena velocità utilizzano un cavo schermato che richiede che il guscio del connettore sia legato al piano di massa. È importante notare che un piano di massa non si comporta come una superficie equipotenziale ad alte frequenze. La posizione della terminazione della shell del connettore sul piano Gnd è fondamentale. È necessario effettuare il collegamento all'area più silenziosa del piano di massa per evitare che il rumore proveniente dal piano di terra si accoppi allo schermo ...

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

eccetera.

Google per "Linee guida USB"

Lo scudo non dovrebbe essere messo a terra. È radicato all'estremità dell'host, ovviamente.

Non ancora l'IME è il problema. Devi sapere che ogni volta che colleghi il cavo al connettore ottieni un impulso di scarica ESD. Questo è pericoloso per l'elettronica. Quindi non collegherei mai lo shild USB direttamente a terra.

Ho basato un progetto su una specifica di progetto che richiede un resistore da 33k che collega lo schermo USB al piano di massa. Era un progetto per radioamatori, così convenientemente il mio circuito stampato era posizionato in prossimità di un sensibile rilevatore EMI!

Nel mio caso ho dovuto rimuovere la resistenza da 33k e cortocircuitare lo schermo USB direttamente sul piano di massa del mio PCB per eliminare l'IME.

Il pericolo di collegare direttamente lo schermo a terra è che se due dispositivi hanno "terra" a potenziali diversi e c'è una significativa capacità di corrente continua da quelle fonti, questa connessione potrebbe servire da fusibile tra i due sistemi di alimentazione.

Ricorda che un condensatore è quasi completamente corto alla sua frequenza di risonanza e generalmente conduce a una banda abbastanza ampia attorno a quella frequenza, quindi un condensatore tra la terra dello schermo e la terra del sistema è spesso il compromesso necessario.

Progetto comunicazioni di databus automobilistico e alcuni standard richiedono che un solo dispositivo colleghi lo schermo direttamente a terra e il resto dei dispositivi deve farlo attraverso una serie RC. Un databus automobilistico ha una velocità significativamente inferiore rispetto a USB 2.0, ma i rischi dovrebbero essere simili. Tuttavia, USB 3.0 potrebbe essere difficile da gestire correttamente senza solidi collegamenti di schermatura. Quello (da 5 a 10 GHz) non rientra nell'ambito della mia attuale esperienza di progettazione.

Bene, poiché sembra che abbiamo bisogno di un'altra risposta, inserirò il mio voto per averlo messo a terra tramite un chip di protezione ESD, come USBLC6 . Ha funzionato bene per me su diversi progetti: nessuna apparente distruzione di componenti tramite ESD e nessun problema con l'integrità dei dati. Sento che sarebbe almeno un po 'sospetto se la STmicroelectronics producesse un tale chip ed è consapevole che un resistore, un condensatore o un corto a terra sarebbero altrettanto buoni.

Non so se questo successo è perché è la cosa giusta da fare, o solo stupida fortuna. Data l'ampia varietà di risposte, sarei tentato di dire che nessuno lo fa.

Al lavoro, colleghiamo i jack Ethernet direttamente a terra. AFAIK, questo è lo stesso del problema attuale, anche se il cavo Ethernet non porta alcun segnale di massa. Sembra funzionare ed è stato deciso da qualcuno con più esperienza di me.

Uso un resistore tra 10K e 50K. IIRC Ho visto un valore di 33K in una nota dell'applicazione FTDI.

Vorrei mettere tutte le connessioni sullo schema.

Vedere EMI e USB che consiglia di mettere a terra entrambe le estremità per impedire le trasmissioni EMI alle frequenze utilizzate per la trasmissione dei dati USB.

Ho progettato diverse schede e ho sempre usato il chip FTDI (FT245R). La scheda tecnica indica chiaramente che lo schermo deve essere collegato a GND. Lo stesso GND di chip che è il terreno del PCB!