La masse du châssis doit-elle être reliée à la masse numérique?

Je travaille sur un circuit imprimé doté de connecteurs RJ45 (Ethernet), RS232 et USB blindés, et alimenté par un adaptateur secteur 12V CA / CC (je fais le 5V et le 3,3V à bord). La conception entière est enfermée dans un châssis en métal.

Les blindages des connecteurs d'E / S sont connectés à un plan CHASSIS_GND à la périphérie du circuit imprimé et entrent également en contact avec le panneau avant du châssis métallique. CHASSIS_GND est isolé du GND numérique par un fossé (void).

Voici la question: faut- il que le CHASSIS_GND soit lié de quelque manière que ce soit au plan GND numérique? J'ai lu d'innombrables notes d'applications et guides de mise en page, mais il semble que tout le monde ait des conseils différents (et parfois apparemment contradictoires) sur la manière dont ces deux plans devraient être couplés.

Jusqu'ici j'ai vu:

• Nouez-les ensemble en un point unique avec une résistance de 0 Ohm près de l'alimentation
• Nouez-les avec un seul condensateur à 0,01uF / 2kV près de l'alimentation
• Nouez-les avec une résistance 1M et un condensateur 0.1uF en parallèle
• Les court-circuiter ensemble avec une résistance de 0 Ohm et un condensateur 0.1uF en parallèle
• Nouez-les ensemble avec plusieurs condensateurs 0.01uF en parallèle près de la périphérie
• Raccourcissez-les ensemble directement via les trous de fixation du circuit imprimé
• Nouez-les avec des condensateurs entre GND numérique et les trous de montage
• Nouez-les ensemble via plusieurs connexions à faible inductance près des connecteurs d'E / S
• Laissez-les totalement isolés (pas connectés ensemble nulle part)

J'ai trouvé cet article de Henry Ott ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ) qui dit:

Je vais d’abord vous dire ce qu’il ne faut pas faire, c’est-à-dire faire un seul point de connexion entre la masse du circuit et la masse du châssis au niveau de l’alimentation ... la masse du circuit doit être connectée au châssis avec une connexion à faible inductance dans le connecteur I / O zone du plateau

Quelqu'un capable d'expliquer pratiquement à quoi ressemble une "connexion à faible inductance" sur un tableau comme celui-ci?

Il semble qu’il existe de nombreuses raisons EMI et ESD de court-circuiter ou de dissocier ces avions les uns des autres, et ils sont parfois en contradiction. Est-ce que quelqu'un a une bonne source de compréhension sur la manière de lier ces avions?

Il s’agit d’une question très complexe, car elle traite des questions relatives aux perturbations électromagnétiques, aux perturbations électrostatiques et aux questions de sécurité. Comme vous l'avez remarqué, il existe de nombreuses manières de gérer le châssis et les bases numériques - tout le monde a une opinion et tout le monde pense que les autres ont tort. Juste pour que tu saches, ils ont tous tort et j'ai raison. Honnête! :)

Je l'ai fait de plusieurs façons, mais la façon dont cela semble fonctionner le mieux pour moi est la même chose que les cartes mères de PC. Chaque trou de montage sur la carte de circuit imprimé relie le signal de masse (masse numérique) directement au châssis en métal via une vis et un support en métal.

Pour les connecteurs avec un blindage, ce blindage est connecté au châssis en métal par une connexion aussi courte que possible. Idéalement, le blindage du connecteur toucherait le châssis, sinon une vis de montage sur la carte de circuit imprimé serait aussi proche que possible du connecteur. L'idée ici est que tout bruit ou décharge statique resterait sur le blindage / châssis et ne le pénétrerait jamais dans la boîte ou sur le circuit imprimé. Parfois, ce n'est pas possible. Si vous atteignez le circuit imprimé, vous souhaitez le retirer le plus rapidement possible.

Permettez-moi de clarifier ceci: pour un circuit imprimé avec connecteurs, le signal GND est connecté au boîtier métallique à l'aide de trous de montage. Le châssis GND est connecté au boîtier métallique à l’aide des trous de montage. Le châssis GND et le signal GND ne sont PAS connectés ensemble sur le circuit imprimé, mais utilisez plutôt le boîtier métallique pour cette connexion.

Le châssis en métal est ensuite éventuellement connecté à la broche GND du connecteur d’alimentation CA à 3 broches, PAS à la broche neutre. Il y a plus de problèmes de sécurité lorsque nous parlons de connecteurs d'alimentation à 2 broches - et vous devrez les vérifier, car je ne connais pas très bien ces réglementations / lois.

Nouez-les ensemble en un point unique avec une résistance de 0 Ohm près de l'alimentation

Ne fais pas ça. Cela garantirait que tout bruit sur le câble doit traverser votre circuit pour atteindre GND. Cela pourrait perturber votre circuit. La raison de la résistance 0 Ohm est qu’elle ne fonctionne pas toujours et qu’elle vous permet de supprimer facilement la connexion ou de remplacer la résistance par un capuchon.

Nouez-les avec un seul condensateur à 0,01uF / 2kV près de l'alimentation

Ne fais pas ça. C'est une variation de la résistance 0 ohm. Idée identique, mais l’idée est que le capuchon permettra aux signaux alternatifs de passer mais pas aux signaux continus. Cela me semble ridicule, car vous voulez que les signaux CC (ou au moins 60 Hz) passent afin que le disjoncteur se déclenche en cas de défaillance grave.

Nouez-les avec une résistance 1M et un condensateur 0.1uF en parallèle

Ne fais pas ça. Le problème avec la "solution" précédente est que le châssis est maintenant flottant, par rapport à GND, et pourrait collecter une charge suffisante pour causer des problèmes mineurs. La résistance 1M ohm est censée empêcher cela. Sinon, c'est identique à la solution précédente.

Les court-circuiter ensemble avec une résistance de 0 Ohm et un condensateur 0.1uF en parallèle

Ne fais pas ça. S'il y a une résistance de 0 Ohm, pourquoi s'embêter avec le bouchon? Ceci est juste une variation des autres, mais avec plus de choses sur le PCB pour vous permettre de changer les choses jusqu'à ce que cela fonctionne.

Nouez-les ensemble avec plusieurs condensateurs 0.01uF en parallèle près de la périphérie

Plus proche. Il est préférable de se rapprocher de l'entrée / sortie plutôt que du connecteur d'alimentation, car le bruit ne circulerait pas dans le circuit. Plusieurs plafonds sont utilisés pour réduire l'impédance et pour connecter des éléments là où cela compte. Mais ce n'est pas aussi bon que ce que je fais.

Raccourcissez-les ensemble directement via les trous de fixation du circuit imprimé

Comme mentionné, j'aime cette approche. Très basse impédance, partout.

Nouez-les avec des condensateurs entre GND numérique et les trous de montage

Pas aussi bon que de les court-circuiter ensemble, puisque l'impédance est plus élevée et que vous bloquez le CC.

Nouez-les ensemble via plusieurs connexions à faible inductance près des connecteurs d'E / S

Variations sur la même chose. Peut aussi appeler les "connexions multiples à faible inductance" des choses comme "plans de masse" et "trous de montage"

Laissez-les totalement isolés (pas connectés ensemble nulle part)

C’est essentiellement ce qui est fait lorsque vous n’avez pas de châssis en métal (comme un boîtier tout en plastique). Cela devient compliqué et nécessite une conception minutieuse des circuits et de la disposition des cartes de circuits imprimés, tout en satisfaisant tous les tests réglementaires EMI. Cela peut être fait, mais comme je l'ai dit, c'est délicat.

Il n’est jamais nécessaire d’utiliser une résistance 0 . C’est un cas très répandu de la part de quelqu'un qui souhaite deux choses ou plus: 1) les lier ensemble en un point unique 2) n’était pas sûr et voulait pouvoir le faire et 3) si elles étaient liées ensemble dans le schéma, elles étaient fusionnées dans la netlist dans un seul plan, en défaisant le but d'un seul point 4) voulait pouvoir échanger un autre appareil, par exemple une casquette.$\Omega$

Voir également cette question sur la conception "EMI Proof" .

Je suis totalement en faveur de la dernière suggestion de David Kessner. Je traite principalement de la conception analogique au niveau micro volt, où il est très facile de détruire la conception en liant différents signaux de sol ensemble. Laissez-les simplement isolés et prenez très soin de la conception et du découplage des circuits imprimés pour éviter les oscillations parasites. Beaucoup dépendent des fréquences utilisées et des niveaux de signal. Seules une conception soignée et des essais de prototypes dans des conditions bruyantes permettront de déterminer si la conception est correcte. La réussite des tests ESD et EMI n’est généralement pas liée.

La masse du châssis est uniquement destinée à la sécurité. D'après ce que j'ai compris, il est préférable de garder le plan de masse réel du circuit isolé, ce qui signifie que le châssis et les masses numériques ne se connectent qu'à / en dehors de l'alimentation. Ceci est fait pour plusieurs raisons, mais deux des gros avantages:

1. Beaucoup moins de chance qu'une énergie radio du châssis (ou de ses composants) détecte une fuite dans les circuits numériques
2. Réduit considérablement le fait que le châssis serve de "radiateur non intentionnel" - par exemple, les oscillations et les changements d'état dans les circuits numériques risquent beaucoup moins d'être amplifiés / rayonnés par le châssis.

À mon avis, la raison pour laquelle cela fonctionne bien sur PC est le fait qu’il n’ya qu’une carte et qu’il est également proche de l’alimentation. Ma propre application est une alimentation en courant continu, mais plusieurs circuits imprimés distants les uns des autres. Pour mon application, en considérant EMI et RFI, je pense que le meilleur moyen consiste à relier la sortie CC négative de l'alimentation électrique au châssis métallique / à la terre juste après l'alimentation électrique en un point unique. Cela signifie qu'il ne devrait y avoir aucune connexion à la terre au châssis sur tous les circuits imprimés. Les paires de fils de l'alimentation doivent être torsadées. Si je devais me connecter du côté du circuit imprimé, un courant de retour CC traverserait le châssis en métal, ce qui est une source de préoccupation pour la capture de bruit. Lorsque vous n'avez qu'un seul circuit imprimé, il est toujours préférable de placer ce point unique du côté de l'alimentation, car sur de nombreuses alimentations, la terre en CC est reliée à la terre à l'intérieur de l'alimentation elle-même. Cette connexion en un point unique est étroitement liée à la terre / au châssis. Notez qu'il existe certaines applications pour lesquelles il est inévitable d'avoir une connexion multipoint de la terre CC au châssis du côté circuit imprimé. Dans ce cas, je recommanderais plutôt la mise à la terre de la logique CC à flotteur, ce qui signifie que la terre de la logique CC est la terre. les sols sont isolés. Si vous êtes en mesure de vous assurer que vous pouvez élaborer une stratégie sol unique dans la pratique, cela vous aiderait beaucoup mieux en termes d'atténuation du bruit.

Connectez la masse du signal de la carte directement à la masse du châssis à travers les trous de montage; le courant de retour risque de ne pas passer par le câble d'alimentation, car la masse du châssis peut avoir une impédance inférieure pour le courant de retour. Si c'est le cas, cela affectera-t-il l'EMI des câbles? par exemple, la partie de l'annulation du rayonnement de la paire torsadée est basée sur le même ordre de grandeur mais un courant inversé.