Como conectar a blindagem do conector USB?

Como devo encaminhar a blindagem do conector USB na PCB? Ele deve ser conectado ao plano GND exatamente onde o USB é colocado, ou a blindagem deve ser isolada do GND, ou deve ser conectada ao terra através do chip de proteção ESD, resistor de alta resistência ou fusível?

PS. Devo colocar as conexões de blindagem no esquema, ou apenas encaminhá-lo no PCB?

Para que a blindagem seja eficaz, é necessária uma conexão de baixa impedância possível ao terra da blindagem. Acho que aqueles que recomendam resistores, ou não o conectam ao terra, ou falam estritamente sobre o seu aterramento lógico digital, e assumindo que você tem um aterramento de blindagem separado. Se você tiver um gabinete de metal, este será o seu aterramento. Em algum momento, o seu aterramento digital deve se conectar ao seu aterramento. Por motivos de EMI, esse ponto único deve estar próximo à sua área de E / S. Isso significa que é melhor colocar o conector USB com outros conectores de E / S em torno de uma seção da placa e localizar sua blindagem no ponto de aterramento lógico nesse local. Existem algumas exceções ao ponto único, regra, se você tiver um gabinete de metal sólido sem aberturas, por exemplo, vários pontos de conexão podem ser úteis. Em qualquer caso, na blindagem para conectar a conexão à terra, alguns podem recomendar o uso de um resistor ou capacitor (ou ambos), mas raramente existe um motivo razoável para fazer isso. Você deseja uma conexão de baixa indutância entre os dois para fornecer um caminho para o ruído do modo comum. Por que desviar o ruído através da capacitância parasitária (por exemplo, irradiá-lo para o meio ambiente)? A única razão geralmente apresentada para essas táticas é evitar loops de aterramento, mas você está falando sobre USB, provavelmente não será um problema para a maioria dos aplicativos USB. É verdade que essas táticas impedirão loops de terra, mas também tornarão a sua blindagem praticamente ineficaz. Você deseja uma conexão de baixa indutância entre os dois para fornecer um caminho para o ruído do modo comum. Por que desviar o ruído através da capacitância parasitária (por exemplo, irradiá-lo para o meio ambiente)? A única razão geralmente apresentada para essas táticas é evitar loops de aterramento, mas você está falando sobre USB, provavelmente não será um problema para a maioria dos aplicativos USB. É verdade que essas táticas impedirão loops de terra, mas também tornarão a sua blindagem praticamente ineficaz. Você deseja uma conexão de baixa indutância entre os dois para fornecer um caminho para o ruído do modo comum. Por que desviar o ruído através da capacitância parasitária (por exemplo, irradiá-lo para o meio ambiente)? A única razão geralmente apresentada para essas táticas é evitar loops de aterramento, mas você está falando sobre USB, provavelmente não será um problema para a maioria dos aplicativos USB. É verdade que essas táticas impedirão loops de terra, mas também tornarão a sua blindagem praticamente ineficaz.

Herny Ott discute isso em seu livro "Engenharia de Compatibilidade Eletromagnética". Você precisa olhar para ele a partir da imagem maior. IE, o que o escudo está fazendo?

Para sinais de baixa frequência, a blindagem é usada para proteger o sinal que está sendo transferido. Você deseja evitar que os sinais de rádio da linha de energia / AM / FM se unam ao seu sinal, pois isso interferirá nas operações normais. Portanto, você não deve amarrar o GND nas duas extremidades. Loops de aterramento causarão pequenos ruídos no seu sinal, portanto o loop de aterramento deve ser interrompido. Isso não significa que você deixa o escudo pendurado. Você deve amarrar a blindagem do cabo ao seu gabinete e, se necessário (como no caso do cabo coaxial), pode amarrar o terra do seu circuito nesse mesmo ponto. Você deseja usar o aterramento de ponto único o máximo possível para baixa frequência pelas razões acima.

No entanto, para sinais de alta frequência, o oposto é verdadeiro. Eles geralmente são sinais digitais em frequências muito altas. Mesmo que algum ruído seja acoplado, a natureza digital dos componentes eletrônicos e a filtragem devem manter facilmente as operações normais. Você deseja reduzir as emissões dos sinais de dados, NÃO protegê-lo da radiação. Por esse motivo, o menor caminho de impedância deve ser conectado à blindagem nas duas extremidades. Sim, haverá loops de terra e o ruído será acoplado, mas isso não importará. No caso de alta frequência, é preferível o solo multiponto.

Verifique se o fabricante do seu chip USB especifica o que você deve usar. Tenho certeza que o Cypress recomenda um resistor de 1M e uma tampa de 4.7nf conectando a blindagem ao terra. Os dois orifícios do escudo devem ser conectados com um traço muito grande (acredito que eles sugeriram 100 mils?)

4 Conecte a conexão SHIELD ao GND através de um resistor. Isso ajuda a isolá-lo e reduz as emissões de EMI e RFI. Mantenha esse resistor próximo ao conector USB. Algumas experiências podem ser necessárias para obter o valor correto.

5 Forneça um plano para a blindagem USB na camada de sinal adjacente ao plano VCC que não seja maior que o cabeçalho USB.

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

O principal desafio da conformidade com EMI do dispositivo de velocidade máxima é impedir que a energia de alta frequência seja acoplada à blindagem.

Os dispositivos de velocidade máxima usam um cabo blindado que requer que o invólucro do conector seja amarrado ao plano de aterramento. É importante notar que um plano de terra não se comporta como uma superfície equipotencial em altas frequências. A localização da terminação do shell do conector no plano Gnd é crítica. A conexão precisa ser feita na área mais silenciosa do plano de terra para evitar que o ruído do plano de terra seja acoplado à blindagem ...

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

etc.

Google para "diretrizes USB"

O escudo não deve ser aterrado. É aterrado no final do host, é claro.

Nem sempre o EMI é o problema. Você deve saber que sempre que conectar o cabo ao conector, você recebe um pulso de descarga ESD. Isso é perigoso para os eletrônicos. Então, eu nunca conectaria o shild usb diretamente ao terra.

Baseei um projeto em uma especificação de projeto pedindo um resistor de 33k conectando a blindagem USB ao plano de terra. Era um projeto para rádio amador, de forma conveniente, minha placa de circuito foi colocada próxima a um detector EMI sensível!

No meu caso, tive que remover o resistor de 33k e colocar a blindagem USB diretamente no plano de terra da minha placa de circuito impresso para limpar a EMI.

O perigo de conectar diretamente sua blindagem ao terra é que, se dois dispositivos tiverem "aterramento" com potenciais diferentes e houver uma capacidade significativa de corrente CC dessas fontes, essa conexão poderá servir como um fusível entre os dois sistemas de energia.

Lembre-se de que um capacitor está quase esgotado em sua frequência ressonante e geralmente conduz em uma faixa razoavelmente ampla em torno dessa frequência; portanto, um capacitor entre o terra da blindagem e o terra do sistema geralmente é o compromisso necessário.

Projecto de comunicações de banco de dados automotivos e alguns padrões exigem que apenas um dispositivo conecte a blindagem diretamente ao terra e o restante dos dispositivos faça isso por meio de uma série RC. Um banco de dados automotivo é significativamente menor que o USB 2.0, mas os riscos devem ser semelhantes. No entanto, pode ser difícil manter o USB 3.0 corretamente sem conexões sólidas de blindagem. Isso (5 a 10 GHz) está fora do escopo da minha experiência atual em design.

Bem, como parece que precisamos de outra resposta, votarei em fundamentá-la através de um chip de proteção ESD, como o USBLC6 . Funcionou bem para mim em vários projetos - sem destruição aparente de componentes através de ESD e sem problemas com a integridade dos dados. Eu sinto que seria pelo menos um pouco suspeito se a STmicroelectronics fabrique um chip desse tipo e saiba que um resistor, capacitor ou curto-circuito seria tão bom quanto.

Não sei se esse sucesso é porque é a coisa certa a se fazer ou apenas uma sorte. Dada a grande variedade de respostas, ficaria tentado a dizer que ninguém o faz.

No trabalho, amarramos as tomadas Ethernet diretamente ao terra. AFAIK, é o mesmo que o problema em questão, mesmo que o cabo Ethernet não transmita sinal de terra. Parece funcionar e foi decidido por alguém com mais experiência do que eu.

Eu uso um resistor entre 10K e 50K. IIRC Vi um valor de 33K em uma nota de aplicação do FTDI.

Eu colocaria todas as conexões no esquema.

Consulte EMI e USB, que recomenda aterrar as duas extremidades para evitar transmissões EMI nas frequências usadas para transmissão de dados USB.

Eu projetei várias placas e sempre usei o chip FTDI (FT245R). A folha de dados indica claramente que a blindagem deve estar conectada ao GND. O mesmo GND de chip que é o Ground of PCB!