¿Cómo conectar el escudo del conector USB?

¿Cómo debo enrutar el escudo del conector USB en la PCB? ¿Debería estar conectado al plano GND justo donde se coloca el USB, o el escudo debe estar aislado de GND, o debe estar conectado a tierra a través de un chip de protección ESD, resistencia de alta resistencia o fusible?

PD. ¿Debo poner las conexiones de pantalla en el esquema, o simplemente enrutarlo en PCB?

Para que el escudo sea efectivo, requiere la conexión de baja impedancia posible a la tierra de su escudo. Creo que aquellos que recomiendan resistencias, o que no lo conectan a tierra en absoluto, o que hablan estrictamente de su tierra de lógica digital, y suponiendo que tienen una tierra de blindaje separada. Si tiene un recinto de metal, este será su escudo de tierra. En algún momento, su tierra digital debe conectarse a la tierra de su escudo. Por razones de EMI, este punto único debe estar cerca de su área de E / S. Esto significa que es mejor colocar su conector USB con cualquier otro conector de E / S alrededor de una sección de la placa y ubicar su escudo en el punto de tierra lógica en esa ubicación. Hay algunas excepciones al punto único, regla, si tiene una carcasa metálica sólida sin aberturas, por ejemplo, múltiples puntos de conexión pueden ser útiles. En todo caso, en el blindaje a la conexión a tierra del circuito, algunos pueden recomendar el uso de una resistencia o condensador (o ambos), pero rara vez hay una razón razonable para hacerlo. Desea una conexión de baja inductancia entre los dos para proporcionar una ruta para el ruido de modo común. ¿Por qué desviar el ruido a través de la capacitancia parásita (por ejemplo, irradiarlo al medio ambiente)? La única razón que se suele dar para tales tácticas es evitar los bucles de tierra, pero está hablando de USB, los bucles de tierra probablemente no serán un problema para la mayoría de las aplicaciones USB. De acuerdo, tales tácticas evitarán bucles de tierra, pero también harán que tu protección sea casi ineficaz. Desea una conexión de baja inductancia entre los dos para proporcionar una ruta para el ruido de modo común. ¿Por qué desviar el ruido a través de la capacitancia parásita (por ejemplo, irradiarlo al medio ambiente)? La única razón que se suele dar para tales tácticas es evitar los bucles de tierra, pero está hablando de USB, los bucles de tierra probablemente no serán un problema para la mayoría de las aplicaciones USB. De acuerdo, tales tácticas evitarán bucles de tierra, pero también harán que tu protección sea casi ineficaz. Desea una conexión de baja inductancia entre los dos para proporcionar una ruta para el ruido de modo común. ¿Por qué desviar el ruido a través de la capacitancia parásita (por ejemplo, irradiarlo al medio ambiente)? La única razón que se suele dar para tales tácticas es evitar los bucles de tierra, pero está hablando de USB, los bucles de tierra probablemente no serán un problema para la mayoría de las aplicaciones USB. De acuerdo, tales tácticas evitarán bucles de tierra, pero también harán que tu protección sea casi ineficaz.

Herny Ott analiza esto en su libro, "Ingeniería de compatibilidad electromagnética". Tienes que mirarlo desde la imagen más grande. IE, ¿qué está haciendo el escudo?

Para señales de baja frecuencia, el escudo se utiliza para proteger la señal que se transfiere. Desea evitar que las señales de radio de línea de alimentación / AM / FM se acoplen a su señal porque interferirá con las operaciones normales. Por lo tanto, no debe atar el GND en ambos extremos. Los bucles de tierra harán que pequeños ruidos se acoplen a su señal, por lo tanto, el bucle de tierra debe estar roto. Esto no significa que dejes colgado el escudo. Debe atar el blindaje del cable a su gabinete y, si es necesario (como en el caso de coaxial), puede atar la tierra de su circuito a este mismo punto. Desea utilizar la puesta a tierra de un solo punto tanto como sea posible para baja frecuencia por los motivos anteriores.

Sin embargo, para señales de alta frecuencia, lo contrario es cierto. Suelen ser señales digitales a frecuencias muy altas. Incluso si se juntara algo de ruido, la naturaleza digital de la electrónica, así como el filtrado, deberían mantener fácilmente las operaciones normales. Desea reducir las emisiones de las señales de datos, NO protegerlo de la radiación. Por esta razón, la ruta de impedancia más baja debe estar conectada al blindaje en AMBOS extremos. Sí, habrá bucles de tierra y el ruido se acoplará, pero no importará. En el caso de alta frecuencia, se prefiere tierra multipunto.

Verifique si el fabricante de su chip USB especifica qué debe usar. Estoy bastante seguro de que Cypress recomienda una resistencia de 1M y una tapa de 4.7nf que conecta el blindaje a tierra. Los dos orificios de protección deben estar conectados con una traza muy grande (¿creo que sugirieron 100 mils?)

4 Conecte la conexión SHIELD a GND a través de una resistencia. Esto ayuda a aislarlo y reduce las emisiones EMI y RFI. Mantenga esta resistencia cerca del conector USB. Puede ser necesaria cierta experimentación para obtener el valor correcto.

5 Proporcione un plano para el escudo USB en la capa de señal adyacente al plano VCC que no sea más grande que el encabezado USB.

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

El principal desafío del cumplimiento de EMI de dispositivos de velocidad completa es evitar que la energía de alta frecuencia se acople al escudo.

Los dispositivos de velocidad completa usan un cable blindado que requiere que la carcasa del conector esté atada al plano de tierra. Es importante tener en cuenta que un plano de tierra no se comporta como una superficie equipotencial a altas frecuencias. La ubicación de la terminación de la carcasa del conector en el plano Gnd es crítica. La conexión debe realizarse en el área más tranquila del plano de tierra para evitar que el ruido del plano de tierra se acople al escudo ...

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

etc.

Google para "directrices de USB"

El escudo no debe estar conectado a tierra. Está conectado a tierra en el extremo del host, por supuesto.

No olny el EMI es el problema. Debe saber que cada vez que conecta el cable al conector obtiene un impulso de descarga ESD. Esto es peligroso para la electrónica. Por lo tanto, nunca conectaría el USB Shild directamente a tierra.

Basé un proyecto en una especificación de diseño que requería una resistencia de 33k que conectara el escudo USB al plano de tierra. Era un proyecto para la radioafición, por lo que convenientemente mi placa de circuito se colocó cerca de un detector EMI sensible.

En mi caso, tuve que quitar la resistencia de 33k y acortar el blindaje USB directamente al plano de tierra de mi PCB para limpiar la EMI.

El peligro de conectar directamente su escudo a tierra es que si dos dispositivos tienen "tierra" a diferentes potenciales y existe una capacidad significativa de corriente continua de esas fuentes, esta conexión podría servir como un fusible entre los dos sistemas de energía.

Recuerde que un condensador es casi un punto muerto en su frecuencia de resonancia y generalmente conduce a una banda bastante amplia alrededor de esa frecuencia, por lo que un condensador entre la tierra de la pantalla y la tierra del sistema es a menudo el compromiso necesario.

Diseño comunicaciones de bus de datos automotrices y algunos estándares requieren que solo un dispositivo conecte el blindaje directamente a tierra y el resto de los dispositivos deben hacerlo a través de una serie RC. Un bus de datos automotriz tiene una velocidad significativamente menor que USB 2.0, pero los riesgos deberían ser similares. Sin embargo, USB 3.0 podría ser difícil de mantener correctamente sin conexiones de pantalla sólidas. Eso (5 a 10 GHz) está fuera del alcance de mi experiencia de diseño actual.

Bueno, como parece que necesitamos otra respuesta, votaré por conectarlo a tierra a través de un chip de protección ESD, como el USBLC6 . Me funcionó bien en varios proyectos: sin destrucción aparente de componentes a través de ESD y sin problemas con la integridad de los datos. Creo que sería al menos un poco sospechoso si STmicroelectronics fabricara un chip de este tipo, y soy consciente de que una resistencia, un condensador o un corto a tierra sería igual de bueno.

No sé si este éxito se debe a que es lo correcto, o simplemente es una suerte tonta. Dada la gran variedad de respuestas, estaría tentado a decir que nadie lo hace.

En el trabajo, conectamos las tomas Ethernet directamente a tierra. AFAIK, esto es lo mismo que el problema en cuestión, a pesar de que el cable Ethernet no lleva señal de tierra. Parece funcionar, y fue decidido por alguien con más experiencia que yo.

Yo uso una resistencia entre 10K y 50K. IIRC Vi un valor de 33K en una nota de solicitud de FTDI.

Pondría todas las conexiones en el esquema.

Consulte EMI y USB, que recomienda conectar a tierra ambos extremos para evitar transmisiones EMI a las frecuencias utilizadas para la transmisión de datos USB.

He diseñado varias placas y siempre he usado el chip FTDI (FT245R). La hoja de datos indica claramente que el blindaje debe estar conectado a GND. ¡El mismo GND de chip que es la base de PCB!