Haruskah sasis ground dihubungkan ke tanah digital?

Saya sedang mengerjakan PCB yang telah melindungi konektor RJ45 (ethernet), RS232, dan USB, dan ditenagai oleh adaptor daya bata 12V AC / DC (saya melakukan step down board 5V dan 3.3V). Seluruh desain tertutup dalam sasis logam.

Perisai dari konektor I / O terhubung ke pesawat CHASSIS_GND pada pinggiran PCB dan juga melakukan kontak dengan panel depan sasis logam. CHASSIS_GND diisolasi dari GND digital oleh parit (void).

Inilah pertanyaannya: Apakah CHASSIS_GND harus diikat ke pesawat GND digital dengan cara apa pun? Saya telah membaca banyak catatan aplikasi dan panduan tata letak, tetapi tampaknya setiap orang memiliki saran yang berbeda (dan kadang-kadang tampaknya bertentangan) tentang bagaimana kedua pesawat ini harus digabungkan bersama.

Sejauh ini saya telah melihat:

• Ikatkan keduanya pada satu titik dengan resistor 0 Ohm di dekat catu daya
• Ikat mereka bersama-sama dengan kapasitor 0,01uF / 2kV tunggal di dekat catu daya
• Ikat mereka bersama-sama dengan resistor 1M dan kapasitor 0,1uF secara paralel
• Pendek mereka bersama-sama dengan resistor 0 Ohm dan kapasitor 0,1uF secara paralel
• Ikat mereka bersama dengan beberapa kapasitor 0,01uF secara paralel di dekat I / O
• Pendek mereka bersama-sama secara langsung melalui lubang pemasangan pada PCB
• Ikat mereka bersama dengan kapasitor antara GND digital dan lubang pemasangan
• Ikatkan keduanya melalui beberapa koneksi induktansi rendah di dekat konektor I / O
• Biarkan mereka benar-benar terisolasi (tidak terhubung bersama di mana pun)

Saya menemukan artikel ini oleh Henry Ott ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ) yang menyatakan:

Pertama saya akan memberi tahu Anda apa yang tidak boleh Anda lakukan, yaitu membuat koneksi titik tunggal antara ground sirkuit dan ground chasis di catu daya ... ground ground harus dihubungkan ke chasis dengan koneksi induktansi rendah di I / O area papan tulis

Adakah yang bisa menjelaskan seperti apa "koneksi induktansi rendah" pada papan seperti ini?

Tampaknya ada banyak alasan EMI dan ESD untuk mempersingkat atau memisahkan pesawat-pesawat ini ke / dari satu sama lain, dan mereka terkadang bertentangan satu sama lain. Adakah yang memiliki sumber pemahaman yang bagus tentang cara mengikat pesawat-pesawat ini?

Ini adalah masalah yang sangat kompleks, karena berkaitan dengan EMI / RFI, ESD, dan hal-hal keamanan. Seperti yang Anda perhatikan, ada banyak cara menangani sasis dan alasan digital - setiap orang memiliki pendapat dan semua orang berpikir bahwa orang lain salah. Asal tahu saja, mereka semua salah dan saya benar. Jujur! :)

Saya sudah melakukannya beberapa cara, tetapi cara yang tampaknya bekerja paling baik bagi saya adalah cara yang sama seperti motherboard PC melakukannya. Setiap lubang pemasangan pada PCB menghubungkan sinyal gnd (alias digital ground) langsung ke sasis logam melalui sekrup dan penyumbatan logam.

Untuk konektor dengan pelindung, pelindung itu terhubung ke sasis logam melalui koneksi sesingkat mungkin. Idealnya perisai konektor akan menyentuh sasis, jika tidak akan ada sekrup pemasangan pada PCB sedekat mungkin dengan konektor. Idenya di sini adalah bahwa kebisingan atau pelepasan statis akan tetap pada perisai / sasis dan tidak pernah membuatnya di dalam kotak atau ke PCB. Kadang-kadang itu tidak mungkin, jadi jika itu membuatnya ke PCB Anda ingin melepaskannya dari PCB secepat mungkin.

Biarkan saya memperjelas ini: Untuk PCB dengan konektor, sinyal GND terhubung ke casing logam menggunakan lubang pemasangan. Chassis GND terhubung ke case logam menggunakan lubang pemasangan. Chassis GND dan Signal GND TIDAK terhubung bersama pada PCB, melainkan menggunakan case logam untuk koneksi itu.

Sasis logam kemudian dihubungkan ke pin GND pada konektor daya AC 3-cabang, BUKAN pin netral. Ada lebih banyak masalah keselamatan ketika kita berbicara tentang konektor daya AC 2-cabang - dan Anda harus mencari mereka karena saya tidak terlalu berpengalaman dalam peraturan / hukum tersebut.

Ikatkan keduanya pada satu titik dengan resistor 0 Ohm di dekat catu daya

Jangan lakukan itu. Melakukan hal ini akan memastikan bahwa segala kebisingan pada kabel harus melalui LALU sirkuit Anda untuk sampai ke GND. Ini bisa mengganggu sirkuit Anda. Alasan untuk resistor 0-Ohm adalah karena ini tidak selalu bekerja dan memiliki resistor di sana memberi Anda cara mudah untuk menghapus koneksi atau mengganti resistor dengan tutup.

Ikat mereka bersama-sama dengan kapasitor 0,01uF / 2kV tunggal di dekat catu daya

Jangan lakukan itu. Ini adalah variasi dari resistor 0-ohm. Gagasan yang sama, tetapi pemikirannya adalah bahwa tutupnya akan memungkinkan sinyal AC untuk lulus tetapi tidak DC. Tampak konyol bagi saya, karena Anda ingin DC (atau setidaknya 60 Hz) sinyal untuk lulus sehingga pemutus sirkuit akan muncul jika ada kegagalan yang buruk.

Ikat mereka bersama-sama dengan resistor 1M dan kapasitor 0,1uF secara paralel

Jangan lakukan itu. Masalah dengan "solusi" sebelumnya adalah bahwa sasis sekarang mengambang, relatif terhadap GND, dan dapat mengumpulkan muatan yang cukup untuk menyebabkan masalah kecil. Resistor 1M ohm seharusnya mencegah hal itu. Kalau tidak, ini identik dengan solusi sebelumnya.

Pendek mereka bersama-sama dengan resistor 0 Ohm dan kapasitor 0,1uF secara paralel

Jangan lakukan itu. Jika ada resistor 0 Ohm, mengapa repot-repot dengan tutupnya? Ini hanya variasi pada yang lain, tetapi dengan lebih banyak hal pada PCB untuk memungkinkan Anda mengubah segalanya sampai berfungsi.

Ikat mereka bersama dengan beberapa kapasitor 0,01uF secara paralel di dekat I / O

Lebih dekat. Dekat I / O lebih baik daripada di dekat konektor daya, karena kebisingan tidak akan melewati sirkuit. Beberapa tutup digunakan untuk mengurangi impedansi dan untuk menghubungkan hal-hal yang dianggap penting. Tapi ini tidak sebagus yang saya lakukan.

Pendek mereka bersama-sama secara langsung melalui lubang pemasangan pada PCB

Seperti yang disebutkan, saya suka pendekatan ini. Impedansi sangat rendah, di mana-mana.

Ikat mereka bersama dengan kapasitor antara GND digital dan lubang pemasangan

Tidak sebagus hanya mempersingkat mereka bersama-sama, karena impedansi lebih tinggi dan Anda memblokir DC.

Ikatkan keduanya melalui beberapa koneksi induktansi rendah di dekat konektor I / O

Variasi pada hal yang sama. Mungkin juga memanggil "beberapa koneksi induktansi rendah" hal-hal seperti "pesawat tanah" dan "lubang pemasangan"

Biarkan mereka benar-benar terisolasi (tidak terhubung bersama di mana pun)

Ini pada dasarnya adalah apa yang dilakukan ketika Anda tidak memiliki sasis logam (seperti, semua kandang plastik). Ini menjadi rumit dan membutuhkan desain sirkuit yang cermat dan tata letak PCB untuk melakukan yang benar, dan masih melewati semua pengujian peraturan EMI. Itu bisa dilakukan, tetapi seperti yang saya katakan, itu rumit.

Tidak perlu menggunakan resistor 0 . Itu CYA yang umum dari seseorang yang ingin dua atau lebih dari 1) mengikat mereka pada satu titik 2) tidak yakin, dan ingin dapat melakukan itu dan 3) jika diikat bersama dalam skema, mereka digabung di netlist ke dalam satu bidang, mengalahkan tujuan satu titik 4) ingin dapat bertukar di perangkat lain, misalnya topi.$\Omega$

Lihat juga pertanyaan ini pada desain "Bukti EMI" .

Saya sepenuhnya mendukung saran terakhir David Kessner. Saya terutama berurusan dengan desain analog pada level volt mikro di mana sangat mudah untuk menghancurkan desain dengan mengikat sinyal tanah yang berbeda bersama-sama. Biarkan mereka terisolasi dan rawat desain PCB dan decoupling dengan baik untuk menghindari osilasi parasit. Banyak tergantung pada frekuensi dan level sinyal yang digunakan. Hanya desain yang cermat dan PENGUJIAN prototipe dalam kondisi bising akan membuktikan jika desainnya benar. Lulus tes ESD dan EMI biasanya tidak berhubungan.

Ground chassis hanya untuk keselamatan. Dari apa yang saya pahami, yang terbaik adalah menjaga bidang tanah yang sebenarnya dari sirkuit terisolasi, yang berarti bahwa sasis dan alasan digital hanya terhubung pada / di luar catu daya. Ini dilakukan karena beberapa alasan, tetapi dua manfaat besar:

1. Lebih kecil kemungkinannya bahwa setiap energi radio sasis (atau komponennya) mengambil kebocoran ke dalam sirkuit digital
2. Secara signifikan mengurangi tingkat bahwa sasis akan berfungsi sebagai "radiator yang tidak disengaja" - misalnya osilasi dan perubahan keadaan dalam sirkuit digital jauh lebih kecil kemungkinannya untuk diperkuat / diradiasikan oleh sasis.

Menurut pendapat saya, Alasan cara itu bekerja dengan baik pada PC, adalah kenyataan bahwa hanya ada satu papan dan juga dekat dengan catu daya. Aplikasi saya sendiri adalah satu catu daya DC, tetapi beberapa PCB jauh satu sama lain. Untuk aplikasi saya, mengingat EMI dan RFI, saya pikir cara terbaik adalah mengikat output DC catu daya negatif ke sasis logam / pentanahan bumi setelah catu daya pada satu titik. Itu berarti tidak boleh ada koneksi ground ke sasis pada semua PCB. Pasangan kawat dari catu daya harus diputar. Jika saya harus terhubung di sisi PCB, maka beberapa arus balik DC akan mengikuti melalui sasis logam dan ini merupakan masalah untuk pickup kebisingan. Bila Anda hanya memiliki satu PCB, masih lebih baik untuk menempatkan titik tunggal ini di sisi catu daya, karena pada banyak catu daya, DC ground terikat ke ground bumi di dalam catu daya itu sendiri. Sambungan titik tunggal itu merupakan ikatan yang kuat dengan arde / sasis. Perhatikan bahwa ada beberapa aplikasi yang tidak dapat dihindari untuk memiliki koneksi multi-point dari ground DC ke sasis di sisi PCB, maka pada kasus itu, saya akan merekomendasikan untuk pergi untuk grounding logika float DC, yang berarti ground dan earth logika DC Anda tanah terisolasi. Jika Anda dapat memastikan bahwa Anda dapat membuat strategi tanah tunggal dalam praktiknya, itu akan membantu Anda jauh lebih baik dalam hal peningkatan kebisingan.

Hubungkan ground sinyal PCB langsung ke ground chassis melalui lubang pemasangan, arus balik mungkin tidak melalui kabel daya karena ground chassis mungkin memiliki impedansi lebih rendah untuk arus balik. Jika demikian, apakah akan memengaruhi EMI kabel? misalnya bagian pembatalan radiasi pasangan twist berdasarkan besaran yang sama tetapi arah arus balik.