[koluna 0]

Здравствуйте!

 

Разрабатываю ПП (4 слоя), в составе которой несколько разъёмов для подключения различных устройств: 2 USB, 2 RS-232, RS-485, SD-карта, Ethernet, LCD, матричная клавиатура, силовые цепи.

Почитал рекомендации по трассировке плат с Ethernet (статьи Каршенбойма и оригинальная документация). Рекомендуют использовать защитный контур (полигон) с разрывом на печатной плате, который соединяется с корпусом устройства.

 

Возникли вопросы.

Не совсем понятно, в каких слоях размещать этот контур: только в двух внешних или во всех?

Чем обусловлена ширина этого контура?

Чем обусловлено расстояние между этим контуром и другими цепями на ПП?

Где лучше располагать разрыв на контуре?

Как лучше подключать разъёмы к этому контуру?

Хотелось бы почитать что-нибудь про это поконкретней, порекомендуйте, пожалуйста.

 

Благодарю заранее!

[koluna 0]

Помогите советом, пожалуйста :)

[=AK= 12]

Почитал рекомендации по трассировке плат с Ethernet (статьи Каршенбойма и оригинальная документация). Рекомендуют использовать защитный контур (полигон) с разрывом на печатной плате, который соединяется с корпусом устройства.

Статьи Каршенбойма мне показались слишком "заумными". Впечатление такое, что в них собрано до кучи все возможные рекомендации, улучшения и плоды "смекалки темной головы", и весь коктейль выдается как обязательный к исполнению.

 

В частности, зачем нужен этот "защитный контур с разрывом" я так и не понял. На мой взгляд, это какая-то лишняя сущность. Не говоря уж о том, что не всегда его можно выполнить чисто физически. Например, В PCI-карте его не сделаешь - PCI разъем помешает.

 

Если разъемы стоят в один ряд, то вместо "контура" правильнее поставить просто "полосу", по которой разряды могли бы разгуливать с одного разъема на другой.

 

Не совсем понятно, в каких слоях размещать этот контур: только в двух внешних или во всех?

Да хоть бы и в одном внешнем, это ни на что не влияет.

 

Чем обусловлена ширина этого контура?

Наличием свободного места на ПП.

 

Чем обусловлено расстояние между этим контуром и другими цепями на ПП?

Если там кондер на 2 кВ стоит, то и зазор должен соответствовать, иначе по поверхности прошьет

[koluna 0]

Статьи Каршенбойма мне показались слишком "заумными". Впечатление такое, что в них собрано до кучи все возможные рекомендации, улучшения и плоды "смекалки темной головы", и весь коктейль выдается как обязательный к исполнению.

 

Статьи информативны, это радует :)

В принципе, это всё рекомендации производителей, поэтому, наверное, их надо соблюдать :)

Но всё равно, практики в этих статьях не хватает... надо бы на наглядных примерах всё показывать с соответствующими описаниями...

Пишется, что надо делать одно, другое, третье, а вот как это сделать и сделать правильно - не всегда понятно (некоторое).

 

В частности, зачем нужен этот "защитный контур с разрывом" я так и не понял. На мой взгляд, это какая-то лишняя сущность. Не говоря уж о том, что не всегда его можно выполнить чисто физически. Например, В PCI-карте его не сделаешь - PCI разъем помешает.

Если разъемы стоят в один ряд, то вместо "контура" правильнее поставить просто "полосу", по которой разряды могли бы разгуливать с одного разъема на другой.

 

Как я понимаю, контур выполняет две функции: защита от статики и экранирование (чтобы генерируемые платой помехи в полном объёме не попали в эфир).

Причём, контур с точки зрения защиты от статики - существенно лучше полосы, так как полоса, скажем, с одной стороны, контур - со всех. Т. о., ток статического разряда может с любой стороны платы утечь на заземление...

Контур провести не легко - согласен.

Долго думал, как его провести и как подключить ко всем разъёмам. Выложу, что получилось. Кстати, не знаю, насколько правильно...

 

Да хоть бы и в одном внешнем, это ни на что не влияет.

 

По-хорошему, минимум в двух внешних...

Вот во внутренних - наверное, нет надобности. Но на всякий случай спросил :)

Ещё не совсем понятен запрет на размещение полигонов питания и общих цепей под разъёмом Ethernet... почему нельзя? Чтобы не наводилось на эти полигоны или чтобы они сами ничего не смогли навести на аналоговые линии Ethernet?

К томуже в статьях и в рекомендациях рассмотрены варианты с отдельным трансформатором (говорится, что это лучше с точки зрения изоляции), а я использую трансформатор, комбинированный с разъёмом. Как тут быть?

Ну а если в этом трансформаторе ещё и светодиоды... как правильно трассировать разъём с экраном, светодиодами и остальными цепями?

 

Если там кондер на 2 кВ стоит, то и зазор должен соответствовать, иначе по поверхности прошьет

 

Ну это понятно...

В статьях зазор в контуре (разрыв), между контуром и другими цепями и ширина самого контура, по-моему, около 7 мм дана.

А с конденсатором этим волшебным я до сих пор пока не определился... :(

 

Вот верхний слой платы.

Экран (защитное кольцо) по краям.

Подключен ко всем разъёмам (DB9, Ethernet, USB), которые позволяют это сделать...

В нижнем слое экран имеет более простой вид, к разъёмам не подключен и соединён с экранам в верхнем слое только через монтажные отверстия по углам платы.

 

Кто что думает по этому поводу? :)

[=AK= 12]

Как я понимаю, контур выполняет две функции: защита от статики и экранирование (чтобы генерируемые платой помехи в полном объёме не попали в эфир).

Каким это образом контур "защищает" от статики? Путь распространения статического разряда известен только разработчику конкретного устройства. Почему Каршенбойм решил, что он будет распространяться именно по контуру, да еще с разрывам - уму непостижимо.

 

Для того, чтобы генерируеемые платой помехи не ушли в эфир, необходимо соблюдение нескольких условий. Одно из них: у помех не должно быть эффективных антенн для излучения. А разрыв контура как раз и превращает его в весьма эффективную антенну - в диполь.

 

Причём, контур с точки зрения защиты от статики - существенно лучше полосы, так как полоса, скажем, с одной стороны, контур - со всех. Т. о., ток статического разряда может с любой стороны платы утечь на заземление...

Опять повторю: путь прохождения статического разряда вполне конкретен для каждого конкретного устройства. Разряд как правило не приходит магически ниоткуда "на любую сторону платы". Посему контур, выдаваемый за универсальное средство, за панацею, - это всего лишь очередное коленце шаманских танцев с бубном, полезное только для изгнания злых духов.

 

По-хорошему, минимум в двух внешних...

Абсолютно без разницы, на одном или на двух.

 

Ещё не совсем понятен запрет на размещение полигонов питания и общих цепей под разъёмом Ethernet... почему нельзя? Чтобы не наводилось на эти полигоны или чтобы они сами ничего не смогли навести на аналоговые линии Ethernet?

Танцы с бубном...

[Michael58 2]

Меня тема заинтересовала, потому что мы тоже разрабатываем устройство с коннекторами HDMI, AUDIO, POWER DC и ETHERNET. На прошлой неделе ездили на консультацию к консультальту по RF&EMI. Консультант рекомендует следующее:

1. Не делать кольцо Chassis GND по периметру всей платы, а только на тех сторонах, где выходят конекторы, то есть для нашего случая это две полоски Chassis GND по разные стороны платы

2. Механические отверстия для крепления к металлической коробочке должны быть соединены с SIGNAL GND, а не с CHASSIS GND!

3. Около каждого механического отверстия предусмотреть место для jumper между ним и CHASSIS GND. причем полоски CHASSIS GND будут соединяться друг с другом через винты: по схеме это два разных CHASSIS GND.

4. CHASSIS GND и SIGNAL GND должны быть полностью гальванически развязаны друг от друга. То есть линия разделения земель должна проходить под сигналами идущими к коннекторам.

5. Для того чтобы обеспечить return current для single-ended сигналов, рядом с этими сигналами расположить T-образную цепь (2 бида и конденсатор), соединяющую щемли. Такой же цепью соединить сигнальные линии single-ended сигналов.

6. Для подключения питающего напряжения использовать BNX фильтр от MURATA, например BNX022

[koluna 0]

Каким это образом контур "защищает" от статики? Путь распространения статического разряда известен только разработчику конкретного устройства.

 

Как я понимаю, если происходит разряд человек-край платы (разъём), то ток статики по защитному кольцу стекает на заземление (если плата заземлена, конечно).

Если происходит разряд человек-середина платы, то кто его знает, как этот ток течёт... наверное, попадая на общую цепь, стекает через защитный конденсатор на тоже заземление...

 

Почему Каршенбойм решил, что он будет распространяться именно по контуру, да еще с разрывам - уму непостижимо.

 

Это Микрель решил, а не Каршенбойм :)

А как он будет распространяться, если попадёт на заземлённый контур? Наверное потечёт туда, где потенциал минимален...

 

Для того, чтобы генерируеемые платой помехи не ушли в эфир, необходимо соблюдение нескольких условий. Одно из них: у помех не должно быть эффективных антенн для излучения. А разрыв контура как раз и превращает его в весьма эффективную антенну - в диполь.

 

Замкнутый контур - антенна. А размыкают для того, чтобы контур антенной не был, как я понимаю.

 

Опять повторю: путь прохождения статического разряда вполне конкретен для каждого конкретного устройства. Разряд как правило не приходит магически ниоткуда "на любую сторону платы". Посему контур, выдаваемый за универсальное средство, за панацею, - это всего лишь очередное коленце шаманских танцев с бубном, полезное только для изгнания злых духов.

 

Тогда что можете порекомендовать для защиты от статики?

 

Кстати, вот сходная тема: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=44944

 

 

1. Не делать кольцо Chassis GND по периметру всей платы, а только на тех сторонах, где выходят конекторы, то есть для нашего случая это две полоски Chassis GND по разные стороны платы

 

Логично с полосками :)

Но исходя из каких соображений не делать контур? Увеличение излучения в пространство? Или просто упрощение конструкции исходя из того, что статика может придти в большинстве случаев только со стороны разъёмов?

Кстати, у меня разъёмы с трёх сторон платы :)

 

2. Механические отверстия для крепления к металлической коробочке должны быть соединены с SIGNAL GND, а не с CHASSIS GND!

 

Т. е., сигнальная земля платы должна быть соединена с корпусом устройства?!

 

3. Около каждого механического отверстия предусмотреть место для jumper между ним и CHASSIS GND. причем полоски CHASSIS GND будут соединяться друг с другом через винты: по схеме это два разных CHASSIS GND.

 

Зачем джампер, если земли должны быть гальванически развязаны?

 

Что-то запутался я.

Нарисуйте всё выше описанное, если не сложно, пожалуйста :)

[=AK= 12]

Как я понимаю, если происходит разряд человек-край платы (разъём), то ток статики по защитному кольцу стекает на заземление (если плата заземлена, конечно).

Если происходит разряд человек-середина платы, то кто его знает, как этот ток течёт... наверное, попадая на общую цепь, стекает через защитный конденсатор на тоже заземление...

Никогда в жизни не встречал Ethernet-устройств, в которых в штатном виде плата была бы доступна для касания. :cranky:

 

Поймите простую вещь: устройство должно работать в том виде, в каком его сконструировали работать. Если это плата в составе PC - она должна быть вставлена в РС, а сам компьютер должен быть собран. Если это плата в составе другого устройства - оно должно находиться внутри соответствующего корпуса. И т.д.

 

По этой причине у человека нет доступа к самой плате. Ни к краю платы, ни к середине ее. У человека есть доступ только к тем элементам, которые находятся снаружи: к корпусу, к разъему, к передней планке, если она есть. И это все.

 

Соответственно, устройство конструируется в расчете на то, что электростатические разряды могут попасть в любую точку, доступную человеку, когда устройство собрано. Никто и никогда в здравом уме не конструирует плату исходя из того, что пользователь раскрутит корпус и начнет тыкать пальцами по плате.

 

Это Микрель решил, а не Каршенбойм :)

Статья подписана Каршенбоймом, а не Микрелем. Бог весть откуда он нахватал того, что там написано. Но в любом случае он автор, ему и отвечать за написанное.

 

А как он будет распространяться, если попадёт на заземлённый контур? Наверное потечёт туда, где потенциал минимален...

Да кто ж вас знает, что у вас за устройство. Как оно сконструировано - так и будет распространяться.

 

Например, в РС, электростатический разряд, попавший на переднюю планку, перетечет с нее непосредственно на шасси РС, без малейшего участия каких-либо "контуров на ПП". А если вы ему предоставите беспрепятственную возможность течь еще и на PCI-разьем, то часть разряда пройдет и через разъем, сшибая все на своем пути.

 

А разряд, попавший на корпус разъема - тоже должен найти свой путь на землю. Если вы обеспечите ему прямой путь на переднюю планку и далее на корпус РС - проблемы не будет. А если вы через пресловутый "контур" уведете его на разъем PCI - плата будет глючить и выгорать.

[koluna 0]

Да кто ж вас знает, что у вас за устройство. Как оно сконструировано - так и будет распространяться.

 

Я Вас понял.

Но наше устройство отличается от устройства, которое устанавливается в ПК.

Подразумевается частое тех. обслуживание коробки с платой. Доступ к разъёмам на плате может быть тоже не редким... как снаружи так и изнутри устройства...

[=AK= 12]

Подразумевается частое тех. обслуживание коробки с платой.

Персонал, проводящий техобслуживание, - это не пользователь. От пользователя нельзя требовать, чтобы он использовал антистатический коврик и надел антистатический браслет.

 

Доступ к разъёмам на плате может быть тоже не редким... как снаружи так и изнутри устройства...

Никто не говорит о "редкости". Доступ или есть, или его нет.

 

При испытаниях устройства на электромагнитную совместимость, тестовая лаборатория не будет интересоваться, как часто пользователь будет касаться разъемов. Они чисто формально применят тестовое устройство, имитирующее электростатический разряд, ко всем металлическим частям работающего устройства, которых смогут коснуться. А там, где нет металла - применят вторую разновидность, "разряд по воздуху", подняв тестовое напряжение вдвое.

[Michael58 2]

Т. е., сигнальная земля платы должна быть соединена с корпусом устройства?!

 

Я прошу прощения, неправильно понял консультанта. Оказывается все-таки не сигнальная земля, а SCASSIS GND должна быть соединена с корпусом устройства. Я ему послал mail с описанием его рекомендация, как я их понял, так только сегодня получил от него ответ.

:wassat: