Comment connecter le blindage du connecteur USB?

Comment dois-je router le blindage du connecteur USB sur le circuit imprimé? Devrait-il être connecté au plan GND là où se trouve l'USB, ou le blindage devrait-il être isolé de GND, ou devrait-il être connecté à la terre via une puce de protection ESD, une résistance à haute résistance ou un fusible?

PS Dois-je mettre les connexions du blindage sur un schéma, ou simplement le router sur un PCB?

Pour que le blindage soit efficace, il nécessite une connexion aussi basse impédance que possible à la terre de votre blindage. Je pense que ceux qui recommandent des résistances, ou ne le connectant pas du tout à la terre, ou parlent strictement de votre terre de logique numérique, et supposons que vous avez une terre de blindage séparée. Si vous avez un boîtier en métal, ce sera la terre de votre bouclier. À un moment donné, votre mise à la terre numérique doit se connecter à la mise à la terre de votre blindage. Pour des raisons EMI, ce point unique doit être proche de votre zone d'E / S. Cela signifie qu'il est préférable de placer votre connecteur USB avec tout autre connecteur d'E / S autour d'une section de la carte et de placer votre blindage à un point de masse logique à cet endroit. Il existe des exceptions au point unique, règle, si vous avez un boîtier en métal solide sans ouverture, par exemple, plusieurs points de connexion peuvent être utiles. Dans tout les cas, au niveau de la connexion de terre entre le blindage et le circuit, certains peuvent recommander l'utilisation d'une résistance ou d'un condensateur (ou des deux), mais il existe rarement une raison raisonnable de le faire. Vous voulez une connexion à faible inductance entre les deux afin de fournir un chemin pour le bruit en mode commun. Pourquoi détourner le bruit via une capacité parasite (par exemple, le diffuser dans l'environnement)? La seule raison généralement invoquée pour ce type de tactique est d'éviter les boucles de masse, mais vous parlez d'USB, les boucles de masse ne seront probablement pas un problème pour la plupart des applications USB. Certes, de telles tactiques empêcheront les boucles de masse, mais elles rendront également votre blindage inefficace. Vous voulez une connexion à faible inductance entre les deux afin de fournir un chemin pour le bruit en mode commun. Pourquoi détourner le bruit via une capacité parasite (par exemple, le diffuser dans l'environnement)? La seule raison généralement invoquée pour ce type de tactique est d'éviter les boucles de masse, mais vous parlez d'USB, les boucles de masse ne seront probablement pas un problème pour la plupart des applications USB. Certes, de telles tactiques empêcheront les boucles de masse, mais elles rendront également votre blindage inefficace. Vous voulez une connexion à faible inductance entre les deux afin de fournir un chemin pour le bruit en mode commun. Pourquoi détourner le bruit via une capacité parasite (par exemple, le diffuser dans l'environnement)? La seule raison généralement invoquée pour ce type de tactique est d'empêcher les boucles de masse, mais vous parlez d'USB, les boucles de masse ne seront probablement pas un problème pour la plupart des applications USB. Certes, de telles tactiques empêcheront les boucles de masse, mais elles rendront également votre blindage inefficace.

Herny Ott en parle dans son livre "Génie de la compatibilité électromagnétique". Vous devez regarder la situation dans son ensemble. IE, que fait le bouclier?

Pour les signaux basse fréquence, le blindage est utilisé pour protéger le signal en cours de transfert. Vous voulez éviter que des signaux de ligne électrique / radio AM / FM ne se couplent à votre signal, car il perturberait les opérations normales. Par conséquent, vous ne devez pas attacher le GND aux deux extrémités. Les boucles de masse provoqueront de petits bruits dans le signal et la boucle de masse doit donc être interrompue. Cela ne signifie pas que vous laissez le bouclier suspendu. Vous devez relier le blindage du câble à votre boîtier et, si nécessaire (comme dans le cas du câble coaxial), vous pouvez relier la terre de votre circuit à ce même point. Vous souhaitez utiliser la mise à la terre en un point autant que possible à basse fréquence pour les raisons susmentionnées.

Cependant, pour les signaux haute fréquence, le contraire est vrai. Ce sont généralement des signaux numériques à très hautes fréquences. Même si certains bruits étaient effectivement couplés, la nature numérique de l'électronique ainsi que le filtrage devraient facilement permettre un fonctionnement normal. Vous voulez réduire les émissions des signaux de données, PAS le protéger des radiations. Pour cette raison, le chemin d'impédance le plus faible doit être connecté au blindage aux DEUX extrémités. Oui, il y aura des boucles de masse et le bruit sera couplé, mais cela n'aura pas d'importance. Dans le cas d'une fréquence élevée, une masse multipoint est préférable.

Vérifiez si le fabricant de votre puce USB spécifie ce que vous devez utiliser. Je suis presque sûr que Cypress recommande une résistance de 1 M et un cap de 4.7nf reliant le blindage à la terre. Les deux trous du bouclier doivent être reliés par une très grande trace (je crois qu'ils ont suggéré 100 mils?)

4 Connectez la connexion SHIELD à GND via une résistance. Cela aide à l'isoler et réduit les émissions de EMI et de RFI. Gardez cette résistance près du connecteur USB. Certaines expériences peuvent être nécessaires pour obtenir la valeur correcte.

5 Fournissez un plan pour le blindage USB sur la couche de signal adjacente au plan VCC qui ne soit pas plus grand que l'en-tête USB.

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

Le principal défi de la conformité EMI des dispositifs à pleine vitesse est d'empêcher le couplage d'énergie haute fréquence avec le blindage.

Les périphériques à pleine vitesse utilisent un câble blindé, ce qui nécessite que le boîtier du connecteur soit relié au plan de masse. Il est important de noter qu'un plan de sol ne se comporte pas comme une surface équipotentielle à hautes fréquences. L'emplacement de la terminaison de la coque du connecteur dans le plan Gnd est critique. La connexion doit être établie dans la zone la plus silencieuse du plan de masse afin d’empêcher le bruit de ce dernier de se coupler au blindage ...

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

etc.

Google pour "directives USB"

Le bouclier ne devrait pas être mis à la terre. Il est bien sûr mis à la terre chez l'hôte.

Ce n’est pas le problème des EMI. Vous devez savoir que chaque fois que vous connectez le câble au connecteur, vous obtenez une impulsion de décharge ESD. C'est dangereux pour l'électronique. Donc, je ne connecterais jamais le shild USB directement à la terre.

J'ai basé un projet sur une spécification de conception appelant à une résistance 33k reliant le blindage USB au plan de masse. C'était un projet pour radioamateur, mon circuit a donc été placé à proximité d'un détecteur EMI sensible!

Dans mon cas, j'ai dû retirer la résistance 33k et court-circuiter le blindage USB directement sur le plan de masse de ma carte de circuit imprimé pour éliminer l'EMI.

Le danger de connecter directement votre blindage à la terre est que si deux dispositifs ont des "masses" de potentiels différents et que le courant continu provenant de ces sources est important, cette connexion pourrait servir de fusible entre les deux systèmes d'alimentation.

Rappelez-vous qu’un condensateur est presque complètement court à sa fréquence de résonance et qu’il conduit généralement sur une bande assez large autour de cette fréquence, de sorte qu’un condensateur situé entre la masse du blindage et la masse du système constitue souvent le compromis nécessaire.

Je conçois des communications de bus de données automobiles et certaines normes exigent qu'un seul périphérique connecte le blindage directement à la terre et le reste des périphériques doit le faire via une série RC. Un bus de données automobile a une vitesse nettement inférieure à celle de l'USB 2.0, mais les risques devraient être similaires. Il peut toutefois être difficile de maintenir correctement l’USB 3.0 sans connexions à écran solide. Cela (5 à 10 GHz) est en dehors de la portée de mon expérience actuelle en conception.

Eh bien, comme il semble que nous ayons besoin d'une autre réponse, je vais voter pour le relier à la terre par l'intermédiaire d'une puce de protection ESD, telle que la clé USBLC6 . Cela a bien fonctionné pour moi sur plusieurs projets: pas de destruction apparente de composants par le biais de l'EDD, ni de problèmes d'intégrité des données. J’estime qu’il serait au moins un peu suspect que STmicroelectronics fabrique une telle puce et sache qu’une résistance, un condensateur ou un court-circuit à la masse serait tout aussi bon.

Je ne sais pas si ce succès est dû au fait que c'est la bonne chose à faire ou simplement une chance stupide. Étant donné la grande variété de réponses, je serais tenté de dire que personne ne le fait.

Au travail, nous attachons les prises Ethernet directement à la terre. Autant que je sache, le problème est le même, même si le câble Ethernet ne transmet aucun signal de masse. Cela semble fonctionner et a été décidé par une personne plus expérimentée que moi.

J'utilise une résistance entre 10K et 50K. IIRC I a vu une valeur de 33K dans une note d'application FTDI.

Je mettrais toutes les connexions sur le schéma.

Voir EMI et USB qui recommandent de mettre les deux extrémités à la terre pour empêcher les transmissions EMI aux fréquences utilisées pour la transmission de données USB.

J'ai conçu plusieurs cartes et toujours utilisé une puce FTDI (FT245R). La fiche technique indique clairement que le blindage doit être connecté à GND. Le même GND de puce qui est la terre de PCB!