Soll die Masse des Chassis mit der digitalen Masse verbunden werden?

Ich arbeite an einer Platine mit abgeschirmten RJ45- (Ethernet-), RS232- und USB-Anschlüssen und einem 12-V-AC / DC-Brick-Netzteil (ich mache die 5-V- und 3,3-V-Abwärtsschritte an Bord). Das gesamte Design ist in einem Metallgehäuse eingeschlossen.

Die Abschirmungen der E / A-Anschlüsse sind mit einer CHASSIS_GND-Ebene am Rand der Leiterplatte verbunden und berühren auch die Frontplatte des Metallgehäuses. Das CHASSIS_GND ist durch einen Wassergraben (Hohlraum) von der digitalen Masse isoliert.

Hier ist die Frage: Soll der CHASSIS_GND in irgendeiner Weise mit der digitalen GND-Ebene verbunden werden? Ich habe unzählige App-Notizen und Layout-Anleitungen gelesen, aber es scheint, dass jeder unterschiedliche (und manchmal scheinbar widersprüchliche) Ratschläge dazu hat, wie diese beiden Ebenen miteinander gekoppelt werden sollten.

Bisher habe ich gesehen:

• Binden Sie sie an einem einzelnen Punkt mit einem 0 Ohm Widerstand in der Nähe des Netzteils zusammen
• Binden Sie sie mit einem einzelnen 0,01 uF / 2 kV-Kondensator in der Nähe des Netzteils zusammen
• Binden Sie sie mit einem 1M Widerstand und einem 0,1uF Kondensator parallel zusammen
• Schließen Sie sie mit einem 0-Ohm-Widerstand und einem 0,1-uF-Kondensator parallel kurz
• Binden Sie sie mit mehreren 0,01 uF-Kondensatoren parallel in der Nähe der E / A zusammen
• Schließen Sie sie direkt über die Befestigungslöcher auf der Platine kurz
• Binden Sie sie mit Kondensatoren zwischen Digital GND und den Befestigungslöchern zusammen
• Binden Sie sie über mehrere niederinduktive Verbindungen in der Nähe der E / A-Anschlüsse zusammen
• Lassen Sie sie völlig isoliert (nirgendwo miteinander verbunden)

Ich habe diesen Artikel von Henry Ott ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ) gefunden, in dem es heißt:

Zuerst werde ich Ihnen sagen, was Sie nicht tun sollten, dh eine Einzelpunktverbindung zwischen der Schaltungsmasse und der Masse des Chassis an der Stromversorgung herstellen / O Bereich der Tafel

Kann jemand praktisch erklären, wie eine "niederinduktive Verbindung" auf einer Platine wie dieser aussieht?

Es scheint, dass es viele EMI- und ESD-Gründe gibt, diese Flugzeuge kurzzuschließen oder voneinander zu entkoppeln, und sie sind manchmal im Widerspruch zueinander. Hat jemand eine gute Quelle für das Verständnis, wie man diese Flugzeuge zusammenhält?

Dies ist ein sehr komplexes Thema, da es sich um EMI / RFI, ESD und Sicherheitsfragen handelt. Wie Sie bemerkt haben, gibt es viele Möglichkeiten, mit Chassis und digitalem Untergrund umzugehen - jeder hat eine Meinung und jeder denkt, dass die anderen Leute falsch liegen. Nur damit du weißt, sie sind alle falsch und ich habe recht. Ehrlich! :)

Ich habe es auf verschiedene Arten gemacht, aber die Art und Weise, wie es für mich am besten zu funktionieren scheint, ist die gleiche wie für PC-Motherboards. Jedes Montageloch auf der Platine verbindet die Signal-Masse (auch als digitale Masse bezeichnet) über eine Schraube und einen Metallabstand direkt mit dem Metallgehäuse.

Bei Steckverbindern mit Abschirmung wird diese Abschirmung so kurz wie möglich mit dem Metallgehäuse verbunden. Idealerweise berührt die Steckerabschirmung das Gehäuse, andernfalls befindet sich eine Befestigungsschraube auf der Leiterplatte so nahe wie möglich am Stecker. Die Idee dabei ist, dass Rauschen oder statische Entladungen auf der Abschirmung / dem Gehäuse verbleiben und niemals in die Box oder auf die Leiterplatte gelangen. Manchmal ist das nicht möglich. Wenn Sie es also auf die Platine schaffen, möchten Sie es so schnell wie möglich von der Platine entfernen.

Lassen Sie mich das klarstellen: Bei einer Leiterplatte mit Steckverbindern wird das Signal GND über Befestigungslöcher mit dem Metallgehäuse verbunden. Chassis GND wird über Befestigungslöcher mit dem Metallgehäuse verbunden. Chassis GND und Signal GND sind auf der Platine NICHT miteinander verbunden, sondern verwenden stattdessen das Metallgehäuse für diese Verbindung.

Das Metallgehäuse wird dann eventuell mit dem GND-Pin des dreipoligen Wechselstromsteckers verbunden, NICHT mit dem neutralen Pin. Es gibt mehr Sicherheitsprobleme, wenn wir über zweipolige Wechselstromanschlüsse sprechen - und Sie müssen diese nachschlagen, da ich mich mit diesen Vorschriften / Gesetzen nicht so gut auskenne.

Binden Sie sie an einem einzelnen Punkt mit einem 0 Ohm Widerstand in der Nähe des Netzteils zusammen

Tu das nicht. Dies würde sicherstellen, dass jegliches Rauschen auf dem Kabel durch Ihren Stromkreis laufen muss, um zu GND zu gelangen. Dies könnte Ihren Stromkreis stören. Der Grund für den 0-Ohm-Widerstand ist, dass dies nicht immer funktioniert und der Widerstand dort eine einfache Möglichkeit bietet, die Verbindung zu trennen oder den Widerstand durch eine Kappe zu ersetzen.

Binden Sie sie mit einem einzelnen 0,01 uF / 2 kV-Kondensator in der Nähe des Netzteils zusammen

Tu das nicht. Dies ist eine Variation des 0-Ohm-Widerstands. Dieselbe Idee, aber der Gedanke ist, dass die Kappe Wechselstromsignale passieren lässt, nicht jedoch Gleichstrom. Es kommt mir albern vor, wenn Sie möchten, dass Gleichstromsignale (oder mindestens 60 Hz) durchgelassen werden, damit der Leistungsschalter bei einem schwerwiegenden Fehler ausgelöst wird.

Binden Sie sie mit einem 1M Widerstand und einem 0,1uF Kondensator parallel zusammen

Tu das nicht. Das Problem mit der vorherigen "Lösung" ist, dass das Chassis jetzt relativ zu GND schwimmt und eine Ladung sammeln kann, die kleinere Probleme verursacht. Der 1M Ohm Widerstand soll das verhindern. Ansonsten ist dies identisch mit der bisherigen Lösung.

Schließen Sie sie mit einem 0-Ohm-Widerstand und einem 0,1-uF-Kondensator parallel kurz

Tu das nicht. Wenn es einen 0 Ohm Widerstand gibt, warum sollte man sich dann um die Kappe kümmern? Dies ist nur eine Variation der anderen, aber mit mehr Dingen auf der Platine, damit Sie die Dinge ändern können, bis es funktioniert.

Binden Sie sie mit mehreren 0,01 uF-Kondensatoren parallel in der Nähe der E / A zusammen

Näher. Die Nähe der E / A ist besser als die Nähe des Stromanschlusses, da keine Störgeräusche durch den Stromkreis gelangen. Mehrere Kappen werden verwendet, um die Impedanz zu verringern und Dinge dort zu verbinden, wo es darauf ankommt. Aber das ist nicht so gut wie das, was ich tue.

Schließen Sie sie direkt über die Befestigungslöcher auf der Platine kurz

Wie gesagt, ich mag diesen Ansatz. Überall sehr niederohmig.

Binden Sie sie mit Kondensatoren zwischen Digital GND und den Befestigungslöchern zusammen

Nicht so gut, wie sie nur kurzzuschließen, da die Impedanz höher ist und Sie Gleichstrom blockieren.

Binden Sie sie über mehrere niederinduktive Verbindungen in der Nähe der E / A-Anschlüsse zusammen

Variationen über das Gleiche. Kann auch als "mehrere niederinduktive Verbindungen" bezeichnet werden, z. B. "Masseebenen" und "Befestigungslöcher".

Lassen Sie sie völlig isoliert (nirgendwo miteinander verbunden)

Dies ist im Grunde das, was gemacht wird, wenn Sie kein Metallgehäuse haben (wie z. B. ein Kunststoffgehäuse). Dies wird schwierig und erfordert ein sorgfältiges Schaltungsdesign und PCB-Layout, damit alle EMI-Vorschriften eingehalten werden können. Es kann getan werden, aber wie gesagt, es ist schwierig.

Es ist niemals erforderlich , einen 0 Widerstand zu verwenden. Das ist ein gewöhnlicher CYA von jemandem, der zwei oder mehr von 1) sie an einem einzigen Punkt zusammenbinden wollte 2) nicht sicher war und dies tun wollte und 3) wenn sie im Schaltplan zusammengebunden wurden, wurden sie zusammengeführt in der Netzliste in eine einzelne Ebene, wollte das Ziel eines einzelnen Punktes 4) in der Lage sein, ein anderes Gerät, z. B. eine Kappe, einzutauschen.$\Omega$

Siehe auch diese Frage zum Design "EMI Proof" .

Ich bin voll und ganz für den letzten Vorschlag von David Kessner. Ich beschäftige mich hauptsächlich mit analogem Design auf Mikrovolt-Ebene, bei dem es sehr einfach ist, das Design zu zerstören, indem verschiedene Erdungssignale miteinander verbunden werden. Lassen Sie sie einfach isoliert und achten Sie sehr gut auf das PCB-Design und die Entkopplung, um parasitäre Schwingungen zu vermeiden. Viele hängen von den verwendeten Frequenzen und Signalpegeln ab. Nur sorgfältiges Design und das Testen des Prototyps unter lauten Bedingungen werden beweisen, ob das Design stimmt. Das Bestehen von ESD- und EMI-Tests hat normalerweise nichts damit zu tun.

Der Fahrgestellboden dient nur der Sicherheit. Soweit ich weiß, ist es am besten, die eigentliche Massefläche des Stromkreises isoliert zu halten, was bedeutet, dass das Chassis und die digitale Masse nur an / außerhalb der Stromversorgung angeschlossen werden. Dies geschieht aus mehreren Gründen, aber zwei der großen Vorteile:

1. Viel weniger Wahrscheinlichkeit, dass das Gehäuse (oder seine Komponenten) Funkenergie in die digitalen Schaltkreise leckt
2. Reduziert erheblich den Grad, in dem das Chassis als "unbeabsichtigter Strahler" fungiert - z. B. werden die Oszillationen und Zustandsänderungen in der digitalen Schaltung viel seltener vom Chassis verstärkt / abgestrahlt.

Meiner Meinung nach ist der Grund, warum dies auf dem PC gut funktioniert, die Tatsache, dass es nur eine Karte gibt und auch in der Nähe des Netzteils. Meine eigene Anwendung ist ein Gleichstromnetzteil, aber mehrere Leiterplatten sind voneinander entfernt. Für meine Anwendung unter Berücksichtigung von EMI und RFI ist es meiner Meinung nach am besten, den negativen Gleichstromausgang des Netzteils unmittelbar nach dem Netzteil an einem einzelnen Punkt mit dem Metallgehäuse / der Erdung zu verbinden. Das bedeutet, dass auf allen Leiterplatten keine Masseverbindung zum Gehäuse bestehen sollte. Die Adernpaare vom Netzteil sollten verdrillt sein. Wenn ich auf der Leiterplattenseite anschließen müsste, würde ein Teil des Gleichstromrückstroms durch das Metallgehäuse fließen, und dies ist ein Problem für die Rauschaufnahme. Wenn Sie nur eine Leiterplatte haben, ist es immer noch besser, diesen einzelnen Punkt auf der Seite der Stromversorgung zu platzieren, da bei vielen Netzteilen die Gleichstrommasse innerhalb der Stromversorgung selbst mit der Erdung verbunden ist. Diese Einzelpunktverbindung ist eine feste Verbindung zur Erde / zum Chassis. Beachten Sie, dass es einige Anwendungen gibt, bei denen es unvermeidbar ist, eine Mehrpunktverbindung zwischen DC-Masse und Gehäuse auf der Leiterplattenseite herzustellen. In diesem Fall würde ich eine potentialfreie DC-Logikerdung empfehlen, dh Ihre DC-Logikerdung und -erde Boden sind isoliert. Wenn Sie sicherstellen können, dass Sie in der Praxis eine Single-Ground-Strategie entwickeln können, hilft dies Ihnen viel besser bei der Geräuschaufnahme.

Verbinden Sie die PCB-Signalmasse direkt mit der Gehäusemasse durch die Befestigungslöcher. Der Rückstrom fließt möglicherweise nicht über das Netzkabel, da die Gehäusemasse möglicherweise eine niedrigere Impedanz für den Rückstrom aufweist. Ist dies der Fall, hat dies Auswirkungen auf die EMI der Kabel? zum Beispiel der Teil der Verdrillungspaar-Strahlungsauslöschung, der auf derselben Größe, aber einem Strom in umgekehrter Richtung basiert.