क्या चेसिस ग्राउंड को डिजिटल ग्राउंड से जोड़ा जाना चाहिए?

Question

मैं एक पीसीबी पर काम कर रहा हूं जिसने RJ45 (ईथरनेट), RS232, और USB कनेक्टर को ढाल दिया है, और यह 12V एसी / डीसी ईंट पावर एडॉप्टर द्वारा संचालित है (मैं बोर्ड पर 5V और 3.3V कदम नीचे करता हूं)। संपूर्ण डिजाइन एक धातु चेसिस में संलग्न है।

I / O कनेक्टर की ढाल पीसीबी की परिधि पर एक CHASSIS_GND विमान से जुड़ी होती है और धातु चेसिस के सामने के पैनल के साथ भी संपर्क बनाती है। CHASSIS_GND एक गोट (शून्य) द्वारा डिजिटल GND से पृथक है।

यहाँ सवाल है: क्या CHASSIS_GND को किसी भी तरह से डिजिटल GND विमान से जोड़ा जाना चाहिए? मैंने अनगिनत ऐप नोट्स और लेआउट गाइड पढ़े हैं, लेकिन ऐसा लगता है कि सभी को अलग-अलग (और कभी-कभी प्रतीत होता है विरोधाभासी) सलाह है कि इन दोनों विमानों को एक साथ कैसे जोड़ा जाना चाहिए।

अब तक मैंने देखा है:

• बिजली की आपूर्ति के पास 0 ओम अवरोधक के साथ एक बिंदु पर उन्हें एक साथ बांधें
• बिजली की आपूर्ति के पास एक एकल 0.01uF / 2kV संधारित्र के साथ उन्हें बांधें
• उन्हें 1M रोकनेवाला और समानांतर में एक 0.1uF संधारित्र के साथ बांधें
• उन्हें एक साथ 0 ओम अवरोधक और समानांतर में एक 0.1uF संधारित्र के साथ लघु
• आई / ओ के पास समानांतर में कई 0.01uF कैपेसिटर के साथ उन्हें बांधें
• पीसीबी पर बढ़ते छेद के माध्यम से उन्हें सीधे एक साथ लघु करें
• डिजिटल जीएनडी और बढ़ते छेद के बीच कैपेसिटर के साथ उन्हें बांधें
• आई / ओ कनेक्टर के पास कई कम अधिष्ठापन कनेक्शन के माध्यम से उन्हें एक साथ बांधें
• उन्हें पूरी तरह से अलग छोड़ दें (कहीं भी एक साथ जुड़ा नहीं)

मुझे यह लेख हेनरी ओट ( http://www.hottconsultants.com/questions/chassis_to_circuit_ground_connection.html ) के द्वारा मिला है जो बताता है:

पहले मैं आपको बताऊंगा कि आपको क्या नहीं करना चाहिए, जो कि बिजली की आपूर्ति में सर्किट ग्राउंड और चेसिस ग्राउंड के बीच एक सिंगल पॉइंट कनेक्शन बनाना है ... सर्किट ग्राउंड को आई में कम इंडक्शन कनेक्शन के साथ चेसिस से जोड़ा जाना चाहिए / बोर्ड का हे क्षेत्र

कोई भी व्यावहारिक रूप से यह समझाने में सक्षम है कि एक "कम अधिष्ठापन कनेक्शन" इस तरह से एक बोर्ड पर कैसा दिखता है?

ऐसा लगता है कि इन विमानों को एक-दूसरे से / को छोटा करने या खराब करने के कई ईएमआई और ईएसडी कारण हैं, और वे कभी-कभी एक-दूसरे के साथ बाधाओं पर होते हैं। क्या किसी के पास यह समझने का एक अच्छा स्रोत है कि इन विमानों को एक साथ कैसे बांधा जाए?

Comments

अपने डिजाइन के उस हिस्से के कुछ योजनाबद्ध तरीकों को देखना अच्छा होगा।

— सीनू

Answer 1

यह एक बहुत ही जटिल मुद्दा है, क्योंकि यह ईएमआई / आरएफआई, ईएसडी, और सुरक्षा सामान से संबंधित है। जैसा कि आपने देखा है, चेसिस और डिजिटल मैदानों को संभालने के कई तरीके हैं - हर किसी की एक राय है और हर कोई सोचता है कि अन्य लोग गलत हैं। बस आप जानते हैं, वे सभी गलत हैं और मैं सही हूं। ईमानदार! :)

मैंने इसे कई तरीके से किया है, लेकिन जिस तरह से मेरे लिए सबसे अच्छा काम करना लगता है वह उसी तरह है जैसे पीसी मदरबोर्ड करते हैं। पीसीबी पर हर बढ़ते छेद एक पेंच और धातु स्टैंड-ऑफ के माध्यम से सीधे धातु की चेसिस के लिए सिग्नल ग्रंथि (उर्फ डिजिटल जमीन) को जोड़ता है।

एक ढाल के साथ कनेक्टर्स के लिए, वह ढाल धातु चेसिस से जुड़ा हुआ है जितना संभव हो उतना कम कनेक्शन के माध्यम से। आदर्श रूप से कनेक्टर शील्ड चेसिस को छू रहा होगा, अन्यथा यथा संभव कनेक्टर के करीब पीसीबी पर एक बढ़ते पेंच होगा। यहाँ विचार यह है कि कोई भी शोर या स्थैतिक डिस्चार्ज शील्ड / चेसिस पर रहेगा और इसे कभी भी बॉक्स के अंदर या पीसीबी पर न बनाएं। कभी-कभी यह संभव नहीं होता है, इसलिए यदि यह पीसीबी को बनाता है तो आप इसे जितनी जल्दी हो सके पीसीबी से हटा देना चाहते हैं।

मुझे यह स्पष्ट करने दें: कनेक्टर्स के साथ एक पीसीबी के लिए, सिग्नल जीएनडी बढ़ते छेद का उपयोग करके धातु के मामले से जुड़ा हुआ है। चेसिस जीएनडी बढ़ते छेद का उपयोग करके धातु के मामले से जुड़ा हुआ है। चेसिस जीएनडी और सिग्नल जीएनडी पीसीबी पर एक साथ नहीं जुड़े हैं, लेकिन इसके बजाय उस कनेक्शन के लिए धातु के मामले का उपयोग करें।

धातु चेसिस अंततः 3-प्रोंग एसी पावर कनेक्टर पर जीएनडी पिन से जुड़ा होता है, न कि तटस्थ पिन से। जब हम 2-प्रोंग AC पावर कनेक्टर्स के बारे में बात कर रहे हैं तो अधिक सुरक्षा के मुद्दे हैं - और आपको उन्हें देखना होगा क्योंकि मैं उन नियमों / कानूनों में पारंगत नहीं हूं।

बिजली की आपूर्ति के पास 0 ओम अवरोधक के साथ एक बिंदु पर उन्हें एक साथ बांधें

ऐसा मत करो। ऐसा करने से यह आश्वस्त होता है कि केबल पर किसी भी शोर को GND पर जाने के लिए अपने सर्किट को पूरा करना होगा। यह आपके सर्किट को बाधित कर सकता है। 0-ओम अवरोधक का कारण यह है क्योंकि यह हमेशा काम नहीं करता है और प्रतिरोधक होने से आपको कनेक्शन हटाने या रोकने वाले को टोपी के साथ बदलने का एक आसान तरीका मिलता है।

बिजली की आपूर्ति के पास एक एकल 0.01uF / 2kV संधारित्र के साथ उन्हें बांधें

ऐसा मत करो। यह 0-ओम अवरोधक चीज की भिन्नता है। समान विचार, लेकिन विचार यह है कि टोपी एसी संकेतों को पारित करने की अनुमति देगा लेकिन डीसी नहीं। मेरे लिए मूर्खतापूर्ण लगता है, जैसा कि आप डीसी (या कम से कम 60 हर्ट्ज) संकेतों को पारित करना चाहते हैं ताकि सर्किट ब्रेकर खराब होने पर पॉप हो जाए।

उन्हें 1M रोकनेवाला और समानांतर में एक 0.1uF संधारित्र के साथ बांधें

ऐसा मत करो। पिछले "समाधान" के साथ समस्या यह है कि चेसिस अब चल रहा है, जीएनडी के सापेक्ष है, और मामूली मुद्दों का कारण बनने के लिए पर्याप्त शुल्क एकत्र कर सकता है। 1M ओम रोकनेवाला को रोकने के लिए माना जाता है। अन्यथा यह पिछले समाधान के समान है।

उन्हें एक साथ 0 ओम अवरोधक और समानांतर में एक 0.1uF संधारित्र के साथ लघु

ऐसा मत करो। यदि 0 ओम अवरोधक है, तो टोपी से परेशान क्यों हैं? यह दूसरों पर सिर्फ एक भिन्नता है, लेकिन पीसीबी पर अधिक चीजों के साथ आपको काम करने तक चीजों को बदलने की अनुमति देता है।

आई / ओ के पास समानांतर में कई 0.01uF कैपेसिटर के साथ उन्हें बांधें

करीब। आई / ओ के पास पावर कनेक्टर के पास से बेहतर है, क्योंकि शोर सर्किट के माध्यम से यात्रा नहीं करेगा। प्रतिबाधा को कम करने और उन चीजों को जोड़ने के लिए जहां यह मायने रखता है, कई कैप का उपयोग किया जाता है। लेकिन यह उतना अच्छा नहीं है जितना मैं करता हूं।

पीसीबी पर बढ़ते छेद के माध्यम से उन्हें सीधे एक साथ लघु करें

जैसा कि उल्लेख है, मुझे यह दृष्टिकोण पसंद है। बहुत कम प्रतिबाधा, हर जगह।

डिजिटल जीएनडी और बढ़ते छेद के बीच कैपेसिटर के साथ उन्हें बांधें

उतना अच्छा नहीं है जितना कि उन्हें एक साथ छोटा करना, क्योंकि प्रतिबाधा अधिक है और आप डीसी को रोक रहे हैं।

आई / ओ कनेक्टर के पास कई कम अधिष्ठापन कनेक्शन के माध्यम से उन्हें एक साथ बांधें

एक ही चीज पर बदलाव। साथ ही "ग्राउंड प्लेन" और "माउंटिंग होल" जैसी "कई कम प्रेरण कनेक्शन" चीजों को कॉल कर सकते हैं

उन्हें पूरी तरह से अलग छोड़ दें (कहीं भी एक साथ जुड़ा नहीं)

यह मूल रूप से तब होता है जब आपके पास एक धातु चेसिस नहीं होता है (जैसे, एक सभी प्लास्टिक संलग्नक)। यह मुश्किल हो जाता है और सही करने के लिए सावधान सर्किट डिजाइन और पीसीबी लेआउट की आवश्यकता होती है, और अभी भी सभी ईएमआई नियामक परीक्षण पास करते हैं। यह किया जा सकता है, लेकिन जैसा कि मैंने कहा, यह मुश्किल है।

Comments

@ नीचे मैंने कभी भी ऐसा करने के मुद्दे नहीं उठाए हैं, और पहली कोशिश में एफसीसी / सीई प्रमाणीकरण पारित कर रहा है। यदि सर्किट के बाकी हिस्सों को सही ढंग से डिज़ाइन किया गया है, तो आपके पास वैसे भी कनेक्टर्स की ढाल पर कोई वर्तमान नहीं होगा। यदि आप अधिक वास्तविक सबूत चाहते हैं, तो याद रखें कि लगभग हर पीसी इस तरह से करता है जिसमें प्रत्येक इंटेल डिज़ाइन किए गए मदरबोर्ड शामिल हैं।

प्रमाणीकरण पारित करना एक बात है, वास्तव में सामान को विकीर्ण करना जब कोई कारण किसी अन्य चीज के लिए कल्पना से बाहर हो जाता है।

— 18

@DavidKessner जब सिग्नल ग्राउंड को चेसिस ग्राउंड को पीसीबी पर कई बिंदुओं में छोटा किया जाता है (जैसे कि आपके सुझाव के अनुसार बढ़ते छेद के माध्यम से), तो क्या कोई चिंता है कि सिग्नल जीएनडी करंट चेसिस से प्रवाहित होगा? मुझे लगता है कि इसका उत्तर "नहीं है, वर्तमान पीसीबी के माध्यम से बहेगा क्योंकि यह पट्टे के प्रतिबाधा के रास्ते से बहना चाहेगा (जो एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए पीसीबी पर एक ठोस GND विमान है जो संकेतों के निकट है जिसके परिणामस्वरूप कम से कम अधिष्ठापन होता है वापसी के संकेत के लिए) "बस यह जांचना चाहता हूं कि मैं इस अधिकार के बारे में सोच रहा हूं।

— cdwilson

@ LCDwilson आप सही हैं कि प्रतिबाधा अंतर के कारण सिग-गंड धाराएं चेसिस पर प्रवाहित नहीं होंगी। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए (कुछ उल्लेखनीय अपवादों के साथ) आप चाहते हैं कि चेसिस और सिग्नल जीएनडी कम से कम 1 स्थान पर जुड़ा हो और अधिक बेहतर लगे। आप उन्हें कनेक्ट करना चाहते हैं क्योंकि, अनिवार्य रूप से, आपको कम ईएमआई मिलेगी यदि चीजें "हवा में फड़फड़ाना" नहीं हैं - तो उसी तरह से जो कि डिकूपिंग कैप्स पीसीबी के क्षेत्रों में भी पावर / जीएनडी विमानों के बीच एक अच्छा विचार है जहां कोई घटक या vias नहीं हैं।

@supercat मुझे लगता है कि जब आप ऐसा करते हैं तो "आप यही सोच रहे हैं" कि लोग क्या सोच रहे हैं। लेकिन मैंने इसे व्यवहार में एक मुद्दे के रूप में नहीं देखा है। वास्तव में, बिल्कुल विपरीत है। हाल ही में मैंने इसके अंदर 60 PCB (हाँ, सिक्सटी PCB) के साथ एक चेसिस में ESD समस्या को डिबग किया। मूल डिज़ाइन ने "स्टार-ग्राउंड" का उपयोग किया और यदि आप इसे बहुत गलत देखते हैं तो दुर्घटनाग्रस्त हो जाएगा। समाधान "सभी आधारों को चेसिस धातु से बाँधना" था और कनेक्टर्स पर उचित ईएसडी सुरक्षा जोड़ना था।

Answer 2

0 रोकनेवाला का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है । यह एक सामान्य सीवाईए है, जो दो में से एक या दो से अधिक को चाहता है) उन्हें एक ही बिंदु पर एक साथ बाँधना 2) निश्चित नहीं था, और ऐसा करने में सक्षम होना चाहता था और 3) यदि योजनाबद्ध में एक साथ बंधे, तो वे विलय हो गए एक सिंगल प्लेन में नेटलिस्ट में, सिंगल पॉइंट 4 के लक्ष्य को पराजित करना) एक अन्य डिवाइस में स्वैप करना चाहता था, जैसे कि कैप।$\Omega$

इस प्रश्न को "ईएमआई प्रूफ" डिजाइन पर भी देखें ।

Answer 3

मैं डेविड केसर के आखिरी सुझाव के पूरी तरह से पक्ष में हूं। मैं मुख्य रूप से माइक्रो वोल्ट स्तर पर एनालॉग डिजाइन से निपटता हूं जहां विभिन्न ग्राउंड सिग्नल को एक साथ बांधकर डिजाइन को नष्ट करना बहुत आसान है। बस उन्हें अलग-थलग छोड़ दें और परजीवी दोलनों से बचने के लिए पीसीबी डिजाइन और डिकॉप्लिंग की बहुत अच्छी देखभाल करें। बहुत इस्तेमाल की गई आवृत्तियों और सिग्नल स्तरों पर निर्भर करता है। शोर स्थितियों के तहत केवल सावधानीपूर्वक डिजाइन और प्रोटोटाइप का परीक्षण अगर डिजाइन सही है तो साबित होगा। ESD और EMI परीक्षणों का पासिंग आमतौर पर असंबंधित होता है।

Answer 4

चेसिस ग्राउंड केवल सुरक्षा के लिए है। सर्किट की वास्तविक जमीन को अलग-थलग रखने के लिए मुझे जो समझ में आता है, वह यह है कि चेसिस और डिजिटल मैदान केवल बिजली की आपूर्ति के बाहर / बाहर जुड़ते हैं। यह कई कारणों से किया जाता है, लेकिन दो बड़े लाभ:

1. बहुत कम संभावना है कि किसी भी रेडियो ऊर्जा चेसिस (या इसके घटक) डिजिटल सर्किटरी में रिसाव उठाती है
2. महत्वपूर्ण रूप से उस डिग्री को कम कर देता है जो चेसिस "अनजाने रेडिएटर" के रूप में काम करेगा - उदाहरण के लिए डिजिटल सर्किटरी में दोलन और राज्य परिवर्तन चेसिस द्वारा प्रवर्धित / विकीर्ण होने की बहुत कम संभावना है।

Answer 5

मेरी राय में, पीसी पर अच्छी तरह से काम करने का कारण यह तथ्य है कि केवल एक बोर्ड है और बिजली की आपूर्ति भी बंद है। मेरा अपना आवेदन एक डीसी बिजली की आपूर्ति है, लेकिन एक दूसरे के दूर के कई पीसीबी। मेरे आवेदन के लिए, ईएमआई और आरएफआई पर विचार करते हुए, मुझे लगता है कि एक ही बिंदु पर बिजली की आपूर्ति के बाद धातु चेसिस / पृथ्वी जमीन पर बिजली आपूर्ति नकारात्मक डीसी आउटपुट को टाई करने का सबसे अच्छा तरीका है। इसका मतलब है कि सभी पीसीबी पर चेसिस का कोई जमीनी कनेक्शन नहीं होना चाहिए। बिजली आपूर्ति से तार जोड़े मुड़ जाना चाहिए। अगर मुझे पीसीबी की तरफ से कनेक्ट करना होता है, तो कुछ डीसी रिटर्न करंट मेटल चेसिस के माध्यम से होगा और यह शोर पिकअप के लिए एक चिंता का विषय है। जब आपके पास केवल एक पीसीबी होता है, तो बिजली की आपूर्ति के पक्ष में इस एकल बिंदु को रखना बेहतर होता है, क्योंकि कई बिजली आपूर्ति पर डीसी जमीन को बिजली की आपूर्ति के अंदर पृथ्वी के मैदान से बंधा होता है। वह एकल बिंदु कनेक्शन पृथ्वी / हवाई जहाज़ के पहिये के लिए एक कठिन टाई है। ध्यान दें कि कुछ अनुप्रयोग हैं जो पीसीबी की तरफ चेसिस के लिए डीसी ग्राउंड के बहु-बिंदु कनेक्शन के लिए अपरिहार्य हैं, फिर उस स्थिति में, मैं फ्लोट डीसी लॉजिक ग्राउंडिंग के लिए जाने की सलाह दूंगा, जिसका अर्थ है कि आपके डीसी लॉजिक ग्राउंड और पृथ्वी जमीन अलग-थलग हैं। यदि आप यह सुनिश्चित करने में सक्षम हैं कि आप अभ्यास में एक सिंगल ग्राउंड रणनीति बना सकते हैं, तो यह शोर पिकअप की अवधि में आपकी बेहतर मदद करेगा।

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पावर केबल्स के लिए मुड़ जोड़ी पूर्वनिर्मित है: यह डीसी है और बहुत कम प्रतिबाधा है।

— स्टीवनवह

@stevenvh: क्या आप कह रहे हैं कि पावर-लाइन आयोजित-उत्सर्जन परीक्षण (एक LISN का उपयोग करके ) समय की बर्बादी है?

— दाविदक्री

Answer 6

बढ़ते छेद के माध्यम से सीधे चेसिस ग्राउंड पर पीसीबी सिग्नल ग्राउंड को कनेक्ट करें रिटर्न पावर वर्तमान के माध्यम से पावर केबल के माध्यम से नहीं हो सकता है क्योंकि चेसिस ग्राउंड में रिटर्न करंट के लिए कम प्रतिबाधा हो सकती है। यदि ऐसा है तो क्या यह केबलों की ईएमआई को प्रभावित करेगा? उदाहरण के लिए एक ही परिमाण लेकिन रिवर्स दिशा करंट पर आधारित ट्विस्ट जोड़ी रेडिएशन कैंसलेशन का हिस्सा।

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— डेव ट्वीड