У меня порты рассчитаны на 3.3В, поэтому верхний диод должен быть посажен на +3.3В. В принципе, можно устроить локальное "грязное" питание. А с землей не понятно.. Что-то я совсем запутался.


А не могли бы Вы набросать схему такого подключения?

Так стабилитрон и образует это грязное питание. Берете подходящий стабилитрон, запитываете его минимальным током от подходящего питания на него пускаете верхний защитный диод входа, нижний диод на землю. В итоге пути у помехи минимальны и не прыгает питание. Обратите внимание, что если входы контроллера толерантны к 5В, то требования к стабилитрону менее жесткие.

В вопросах помехоустойчивости очень не советую рассматривать питание как нечто, принципиально отличающееся от земли. Считайте, что питание и земля - это одно и то же, поскольку по переменному току они образуют единую землю. Две "сетки" проводников (проводники земли и проводники питания) объединены воедино при помощи развязывающих конденсаторов. ВЧ помеха распространяется по этой объединенной сетке как по одному целому, не различая земли и питания. Для помехи и то и другое - "земля".

Исходя из этого, статья на Сахаре вообще не рассматривает питание отдельно. Там рассматривается только "обобщенная" земля, что включает и в себя все цепи питания, смещения, и т.п., все цепи, связанные с "настоящей" землей по ВЧ через кондеры.





У стабилитронов большой разброс напряжений между экземплярами. У стабилитронов высокое дифф. сопротивление. Поэтому при использовании стабилитрона трудно гарантировать надежную защиту, особенно при низких напряжениях.

Если рассуждать "на пальцах", то все выглядит просто. А когда попробуете рассчитать схему, то убедитесь, что защита на стабилитронах работает вовсе не так красиво, как кажется с первого взгляда.


Если "прыжок" питания не выходит за пределы предельно допустимого, то вреда от него нет. Наоборот, этот "прыжок" в определенном смысле предохраняет пин от выхода из строя, иначе встроенный защитный диод (который с пина на питание) будет перегружен по току и может сдохнуть. И даже если он не сдохнет, то питание все равно "прыгнет" - за счет тока, прошедшего через него.

Не все так красиво при "сливе" в питание контроллеров. Они сейчас потребляют мало, отвязаны от того места питания в которое будет сброс помехи, дросселями и конденсаторами.
При 3,6 В и толерантных к 5В входах на стабилитроне вообще огромный запас, а в питании более жесткий. Но самое главное, сброс на стабилитрон делается вблизи возникновения помехи, а при сбросе в питание контроллера придется решать весьма противоречивые задачи по размещению и разводке. Если диапазон помехи определен, то худший вариант считается с учетов параметров выбранных деталей.

Самая главная деталь здесь - PCB
Надо честно признать что никакие умозрительные советы здесь человеку не помогут.
Речь идет о защите от наносекундных импульсов!
На таких импульсах уже на проводнике в 1 см и шириной 2 мм может быть разница в потенциале более 3 В даже при наличии некоего малоомного резистора на входе. Современным микроконтроллерам этого достаточно чтобы снести крышу.
Весь вопрос в топологии земли.

Это как? Помехи возникают в одном месте, плата с электроникой и цепями защиты стоит совсем в другом.


По-моему, это не задача противоречива, a есть внутреннее противоречие в рассуждениях.

Если говорить о наносекундных помехах, для которых большую роль играет разводка, то энергия помех слишком мала, чтобы оказать влияние на напряжение питания. Ближайший блокировочный конденсатор (который должен, конечно, специально стоять неподалеку от диодов) сгладит все, что пройдет через диод на шину.

Если же говорить о перенапряжениях на входах, которые, действительно, в принципе способны "поднять" шину питания, то для них не имеет смысла рассуждать о разводке, конденсаторах и пр. Простейшая защита от них - стабилитрон (или TL431) на шине питания, в любом месте.

Речь шла об учете характеристик стабилитрона. Все остальное, что Вы пишете, правильно, но не по контексту.


Для платы помехи возникают в точке подвода. Зачем их вести по плате до того места, где есть питание контроллера, ставить по питанию ограничение в виде TL431, а затем заботится о возвратном пути, когда можно вернуть, практически, в точке подвода теми же средствами? Универсальных решений, конечно нет, но наименьший пути прохождения помехи, я думаю, это благо.

Действительно, зачем "вести помехи туда, где есть питание"? Вместо этого можно провести питание туда, куда требуется. Вам ведь все равно нужно питание для подачи смещения на стабилитрон. Так лучше выбросить резистор смещения и поставить копеечный керамический конденсатор вместо стабилитрона.

А о возвратных токах от TL431 заботиться вообще не надо, токи через него слишком медленные, чтобы создать проблему.

Чет я не понял. Вы или не вы писали ту статью на сахаре?
Там же сказано что минимальное напряжение наносекудных импульсов 500 В.
Т.е. даже через резистор 500 Ом будет ток в 1 А.
А дальше уже идут методы анализа радиочастотных цепей.
Те же 3-х вольтовые Cortex-ы и прочие сделаные по нормам 0.3 и меньше легко реагируют на помеху в 10 нс.
Для такой помехи питание никак не может считаться эквивалентным земле, а земля не может считаться эквипотенциальной.
Все определяет разводка, а не несчастные стабилитроны на входах.
Кстати, почему стабилитроны, а не TVS-ы специально заточенные для данного применения?

Ага. Минимальное испытательное. Приложенное к схеме определенным образом, четко оговоренным в стандартах - через "емкостной зажим", и пр.


Это все из области фантазий. Стандарт не требует, чтобы тестовое напряжение прикладывалось непосредственно ко входу.


Для такой помехи земля не может считаться эквипотенциальной, верно. А вот питание может и должно считаться эквивалентным земле: оно в той же степени не эквипотенциально.


Многое, но не все. Одной только разводкой вы входы от перенапряжения не защитите.

Редко встречается чтобы питание делали такими же полигонами как и землю. Если конечно это не плэйны в какой-нить 8-и слойке.

А так у шины питания неизбежно импеданс будет больше. Направлять помеху в высоко-импедансную линию не есть выход.
Но хуже вижу ситуацию с отрицательной наводкой. Ее так наивно предлагают через обратный диод увести в землю.
Но здесь критично понимать что это за земля. Если это не земля непосредственно возле GND пина процессора, то на входе процессора неизбежно возникнет отрицательный скачок. Такие скачки способны выбить из строя даже самые высоковольтные драйверы не то что микроконтроллеры.

Вообщем обвязаны защитами должны быть не входные пины платы, а непосредственно пины микроконтроллера. А на входах платы логичней ставить супрессоры.

Я как-то не очень представляю, что нужно сделать, чтобы направить помеху в какую-то высокоимпедансную линию. Даже в голову ничего не приходит, кроме каких-то совсем извращенных вариантов. Может, покажете на примере, что вы имеете ввиду?


Тоже непонятно, что это за скачок, почему он неизбежен именно в тех случаях, когда диод соединен с землей вдалеке от пина проца?

Господа, большое спасибо за плодотворную дискуссию! Узнал для себя много нового. На данный момент я закончил разводку цифровой части схемы. Само устройство у меня будет состоять из двух плат (это требование связано с ограничением размера), которые будут образовывавать "бутерброд", т.е. стоять друг над другом.

На первой плате будут располагаться микроконтроллер и его обвязка, модуль Глонасс/ГПС, разная другая мелочевка.
На второй плате - входные клеммы, реле, преобразователь на MAX5035 и их обвязка со всеми защитами. На первую плату пойдет готовое питание 3,3В и сигнальные линии после входных защит.

Подскажите, пожалуйста, есть ли какие-то общие рекомендации по разводке печатной платы для обеспечения максимальной помехоустойчивости? К сожалению, углубляться в изучение теории нет времени (тема эта для меня совсем новая), нужны самые основы. Где об этом можно почитать? Круто было бы с примерами - "так делать хорошо, а вот так плохо".

Плата двусторонняя, основной слой нижний, на нем располагаются все микросхемы (микроконтроллер, CAN-контроллер, EEPROM и т.п.), на верхнем слое шина питания и некоторые сигнальные линии (внутренние, типа SPI, UART). Наружу выведены непосредственно ноги контроллера, которые будут использоваться для входов/выходов.

На нижнем, основном слое, два земляных полигона - для всей цифровой части и отдельно для модуля Глонасс/ГПС.

Что правильно сделать с верхним слоем?
Залить его полигоном?
Подключить к нижнему земляному полигону?
Сколько должно быть точек подключения?

В общем, мне важно знать как правильно развести землю на двусторонней ПП.

Сам склоняюсь к варианту залить земляным полигоном и по периметру через переходные отверстия соединить с "нижней" землей.

Еще раз спасибо всем участникам, для меня это чрезвычайно важный вопрос!

Лучше не надо. Диод+резистор(дросель при больших токах)+стабилитрон+кондер(керамика+электролит) оно надежней и устойчивей к всякой наносекундной дряни из бортовой сети. До и после диода кондер или варистор ставить НЕЛЬЗЯ.
ЗЫ. Как-то(лет 10 назад) имел крайне неприятный опыт с LM2931. На ранних AVR-ах которые были менее устойчивы к помехам чем современные. Как оказалась к наносекундным импульсам она прозрачна. В конечном итоге пришлось таки поставить указаное выше.


http://www.elart.narod.ru/
http://caxapa.ru/eewiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BC...%82%D0%B2%D0%B0


Сильно охота посмотреть как сгорает или сбоит устройство?


Логичнее поставит резистор (по максимуму какой возможно) и не издеваться над своим устройством ловя помехи при чщетной попытке супрессорами очистить от помех цепи автомобиля. .