Wie verbinde ich den USB Connector Shield?

Wie soll ich die Abschirmung des USB-Anschlusses auf der Leiterplatte verlegen? Sollte es genau dort an die GND-Ebene angeschlossen werden, wo USB platziert ist, oder sollte die Abschirmung von GND isoliert werden, oder sollte es über einen ESD-Schutzchip, einen hochohmigen Widerstand oder eine Sicherung mit Masse verbunden werden?

PS. Soll ich die Schirmanschlüsse auf Schaltplan legen oder nur auf Leiterplatte verlegen?

Damit die Abschirmung wirksam ist, ist eine möglichst niederohmige Verbindung mit Ihrer Abschirmungsmasse erforderlich. Ich denke, diejenigen, die Widerstände empfehlen oder diese überhaupt nicht mit Masse verbinden oder ausschließlich über Ihre digitale Logikmasse sprechen und davon ausgehen, dass Sie eine separate Abschirmungsmasse haben. Wenn Sie ein Metallgehäuse haben, ist dies Ihre Abschirmungsmasse. Irgendwann muss Ihre digitale Masse mit Ihrer Abschirmungsmasse verbunden werden. Aus EMI-Gründen sollte sich dieser einzelne Punkt in der Nähe Ihres E / A-Bereichs befinden. Das bedeutet, dass es am besten ist, den USB-Anschluss mit anderen E / A-Anschlüssen um einen Abschnitt der Platine zu platzieren und die Abschirmung an diesem Ort auf den logischen Erdungspunkt zu legen. Es gibt einige Ausnahmen von der Regel für einen einzelnen Punkt, wenn Sie ein solides Metallgehäuse ohne Öffnungen haben, z. B. können mehrere Verbindungspunkte hilfreich sein. Auf jeden Fall, Bei der Verbindung von Abschirmung zu Masse empfehlen einige möglicherweise die Verwendung eines Widerstands oder Kondensators (oder beider), aber selten gibt es einen vernünftigen Grund, dies zu tun. Sie möchten eine Verbindung mit niedriger Induktivität zwischen den beiden, um einen Pfad für Gleichtaktrauschen bereitzustellen. Warum Rauschen durch parasitäre Kapazität ableiten (z. B. in die Umgebung ausstrahlen)? Der einzige Grund, der normalerweise für solche Taktiken angegeben wird, ist das Verhindern von Erdschleifen, aber Sie sprechen von USB. Erdschleifen sind für die meisten USB-Anwendungen höchstwahrscheinlich kein Problem. Zugegeben, solche Taktiken verhindern Erdschleifen, aber sie machen Ihre Abschirmung auch so gut wie unwirksam. Sie möchten eine Verbindung mit niedriger Induktivität zwischen den beiden, um einen Pfad für Gleichtaktrauschen bereitzustellen. Warum Rauschen durch parasitäre Kapazität ableiten (z. B. in die Umgebung ausstrahlen)? Der einzige Grund, der normalerweise für solche Taktiken angegeben wird, ist das Verhindern von Erdschleifen, aber Sie sprechen von USB. Erdschleifen sind für die meisten USB-Anwendungen höchstwahrscheinlich kein Problem. Zugegeben, solche Taktiken verhindern Erdschleifen, aber sie machen Ihre Abschirmung auch so gut wie unwirksam. Sie möchten eine Verbindung mit niedriger Induktivität zwischen den beiden, um einen Pfad für Gleichtaktrauschen bereitzustellen. Warum Rauschen durch parasitäre Kapazität ableiten (z. B. in die Umgebung ausstrahlen)? Der einzige Grund, der normalerweise für solche Taktiken angegeben wird, ist das Verhindern von Erdschleifen, aber Sie sprechen von USB. Erdschleifen sind für die meisten USB-Anwendungen höchstwahrscheinlich kein Problem. Zugegeben, solche Taktiken verhindern Erdschleifen, aber sie machen Ihre Abschirmung auch so gut wie unwirksam.

Herny Ott diskutiert dies in seinem Buch "Electromagnetic Compatibility Engineering". Sie müssen es von einem größeren Bild aus betrachten. IE, was macht der Schild?

Bei Niederfrequenzsignalen wird die Abschirmung verwendet, um das zu übertragende Signal zu schützen. Sie möchten vermeiden, dass Stromleitungs- / AM- / FM-Radiosignale in Ihr Signal eingekoppelt werden, da dies den normalen Betrieb stört. Daher dürfen Sie die GND nicht an beiden Enden binden. Erdungsschleifen führen dazu, dass kleine Geräusche in Ihr Signal eingekoppelt werden. Daher muss die Erdungsschleife unterbrochen werden. Dies bedeutet nicht, dass Sie den Schild hängen lassen. Sie sollten die Abschirmung des Kabels an Ihr Gehäuse binden und bei Bedarf (wie im Fall von Koax) die Erdung Ihres Stromkreises an derselben Stelle befestigen. Sie möchten aus den oben genannten Gründen so oft wie möglich Einzelpunkterdung für niedrige Frequenzen verwenden.

Bei Hochfrequenzsignalen ist jedoch das Gegenteil der Fall. Es handelt sich normalerweise um digitale Signale mit sehr hohen Frequenzen. Selbst wenn ein Teil des Rauschens eingekoppelt wird, sollten die digitale Natur der Elektronik sowie die Filterung den normalen Betrieb auf einfache Weise aufrechterhalten. Sie möchten die Emissionen der Datensignale reduzieren, NICHT vor Strahlung schützen. Aus diesem Grund sollte der Pfad mit der niedrigsten Impedanz an BEIDEN Enden mit der Abschirmung verbunden werden. Ja, es wird Erdschleifen geben und Rauschen wird eingekoppelt, aber das spielt keine Rolle. Bei hohen Frequenzen wird Multipoint-Ground bevorzugt.

Überprüfen Sie, ob der Hersteller Ihres USB-Chips genau angibt, was Sie verwenden sollten. Ich bin mir ziemlich sicher, dass Cypress einen 1M-Widerstand und eine 4,7nf-Kappe empfiehlt, die die Abschirmung mit Masse verbinden. Die beiden Schildlöcher sollten mit einer sehr großen Spur verbunden sein (ich glaube, sie haben 100 mil vorgeschlagen?)

4 Verbinden Sie den SHIELD-Anschluss über einen Widerstand mit GND. Dies hilft bei der Isolierung und reduziert die EMI- und RFI-Emissionen. Halten Sie diesen Widerstand in der Nähe des USB-Anschlusses. Möglicherweise sind einige Experimente erforderlich, um den richtigen Wert zu erhalten.

5 Stellen Sie eine Ebene für die USB-Abschirmung auf der Signalebene neben der VCC-Ebene bereit, die nicht größer als der USB-Header ist.

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

Die größte Herausforderung bei der Einhaltung der EMI-Richtlinien für Hochgeschwindigkeitsgeräte besteht darin, zu verhindern, dass Hochfrequenzenergie an die Abschirmung gekoppelt wird.

Bei Geräten mit voller Geschwindigkeit wird ein abgeschirmtes Kabel verwendet, bei dem die Steckerhülle mit der Masseebene verbunden sein muss. Es ist wichtig zu beachten, dass sich eine Massefläche bei hohen Frequenzen nicht wie eine Äquipotentialfläche verhält. Die Position des Anschlusses der Stecker-Shell zur GND-Ebene ist kritisch. Die Verbindung muss zum leisesten Bereich der Erdungsebene hergestellt werden, um zu verhindern, dass Rauschen von der Erdungsebene mit der Abschirmung gekoppelt wird.

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

usw.

Google für "USB-Richtlinien"

Der Schirm darf nicht geerdet werden. Das liegt natürlich am Host-Ende.

Nicht die EMI ist das Problem. Sie müssen wissen, dass Sie jedes Mal, wenn Sie das Kabel an den Stecker anschließen, einen ESD-Entladungsimpuls erhalten. Dies ist gefährlich für die Elektronik. Daher würde ich den USB-Shild niemals direkt mit Masse verbinden.

Ich habe ein Projekt auf der Grundlage einer Entwurfsspezifikation durchgeführt, die einen 33k-Widerstand vorsieht, der die USB-Abschirmung mit der Masseebene verbindet. Es war ein Projekt für Amateurfunk, daher befand sich meine Platine in der Nähe eines empfindlichen EMI-Detektors!

In meinem Fall musste ich den 33k-Widerstand entfernen und die USB-Abschirmung direkt mit der Masseebene meiner Platine kurzschließen, um die EMI zu beseitigen.

Die Gefahr, Ihren Schirm direkt mit der Erde zu verbinden, besteht darin, dass bei zwei Geräten, die "Erde" auf unterschiedlichen Potentialen haben und von diesen Quellen eine signifikante Gleichstromfähigkeit herrscht, diese Verbindung als Sicherung zwischen den beiden Stromversorgungssystemen dienen kann.

Denken Sie daran, dass ein Kondensator bei seiner Resonanzfrequenz fast einen Kurzschluss aufweist und im Allgemeinen mit einem relativ breiten Band um diese Frequenz herum leitet. Daher ist ein Kondensator zwischen der Abschirmungsmasse und der Systemmasse häufig der erforderliche Kompromiss.

Ich entwerfe Datenbuskommunikation für Automobile und einige Standards verlangen, dass nur ein Gerät die Abschirmung direkt mit Masse verbindet und der Rest der Geräte dies über eine RC-Serie tun muss. Ein Kfz-Datenbus ist deutlich langsamer als USB 2.0, die Risiken sollten jedoch ähnlich sein. Es kann jedoch schwierig sein, USB 3.0 ohne feste Abschirmungsanschlüsse korrekt zu warten. Das (5 bis 10 GHz) liegt außerhalb meines derzeitigen Erfahrungsbereichs.

Nun, da es so aussieht, als ob wir eine andere Antwort benötigen, werde ich dafür stimmen, dass ich sie durch einen ESD- Schutzchip wie den USBLC6 geerdet habe . Es hat bei mehreren Projekten gut funktioniert - Keine offensichtliche Zerstörung von Komponenten durch ESD und keine Probleme mit der Datenintegrität. Ich bin der Meinung, dass es zumindest ein wenig verdächtig wäre, wenn STmicroelectronics einen solchen Chip herstellt, und mir ist bewusst, dass ein Widerstand, ein Kondensator oder ein Kurzschluss nach Masse genauso gut wäre.

Ich weiß nicht, ob dieser Erfolg darauf zurückzuführen ist, dass es das Richtige ist, oder einfach nur dummes Glück. Angesichts der Vielzahl der Antworten wäre ich versucht zu sagen, dass dies niemand tut.

Bei der Arbeit verbinden wir Ethernet-Buchsen direkt mit dem Boden. AFAIK, dies ist dasselbe wie das vorliegende Problem, obwohl das Ethernet-Kabel kein Erdungssignal überträgt. Es scheint zu funktionieren und wurde von jemandem mit mehr Erfahrung als ich selbst entschieden.

Ich benutze einen Widerstand zwischen 10K und 50K. IIRC In einer FTDI-Anwendungsnotiz wurde ein Wert von 33 K festgestellt.

Ich würde alle Anschlüsse auf den Schaltplan setzen.

Siehe EMI und USB, in denen empfohlen wird, beide Enden zu erden, um EMI-Übertragungen bei den für die USB-Datenübertragung verwendeten Frequenzen zu verhindern.

Ich habe mehrere Boards entworfen und immer einen FTDI-Chip (FT245R) verwendet. Das Datenblatt gibt deutlich an, dass der Schirm mit GND verbunden werden muss. Die gleiche Masse des Chips, die die Masse der Leiterplatte ist!