Подключать ли корпус разъема usb к "земле"? Опции

[stas00n]

Приветствую всех. Имею несколько странный вопрос. Есть девайс с виртуальным COM портом на CP2102; питание сетевое, импульсный БП незаземленный; есть разъем mini USB B вот такой; есть желание соединить монтажные площадки непосредственно с земляным полигоном, ради увеличения механической устойчивости. На устройствах что доводилось видеть, корпуса разъемов USB (монтажные отверстия) к земле не подключались, вопрос, собственно, почему и, можно/нужно ли все же соединить корпус разъема с землей? Повлияет ли на что-нибудь?

[DVF]

Наверно, все зависит от того, с какой стороны хотите иметь экран. Если со сторона РС, тогда не соединяйте, а если с о стороны Вашего девайса, то соединяйте. Только, в этом случае про термобарьеры не забудьте. Пады MNT, наверно лучше сделать со свойством Jamper ID = 1? Тогда не будет висеть неразведенная цепь, если вдруг не удается присоединить один из этих падов.
На всякий случай PDF-ка mini USB-B от Molex. Он не совсем такой же, но если внести в него Hole, то вероятно, получится универсальный паттерн.

Сообщение отредактировал DVF - Feb 25 2012, 12:04

[stas00n]

Со стороны ПК экран как раз получается подключен (сейчас прозвонил ). Интресно, будет ли что-нибудь нехорошее, если его подключить еще и к земле девайса? Термобарьеры я как раз хотел исключить, опять же из соображений механической стойкости к выламыванию юзером или при сборке. Серия небольшая, собирать, вероятнее всего будут вручную, - припаяют как-нибудь.. А если на производство отдавать будут - там печке по барабану термобарьеры. Дело еще в том, что разъем нужно выдвинуть по максимуму за габарит платы, для этого я хотел подрезать "наружные" монтажные площадки относительно рекомендованного футпринта, с тем, чтобы лапки разъема были почти на самом краю платы (0,3 мм зазор оставлю), поэтому собственно и захотелось подсоединить их к сплошной фольге земли. Может, тогда лучше сделать под разъемом отдельный изолированный полигон? По JumperID=1 - хорошая идея, спасибо.

[DVF]

Да, изолированный полигон тоже хорошая идея.

[zöner]

На устройствах что доводилось видеть, корпуса разъемов USB (монтажные отверстия) к земле не подключались

я у многих устройств (кард-ридеры, USB-HDD) видел прямое подключение корпуса к земле, причем работали стабильно. Для Full-speed это не очень актуально, а некоторых проблем поможет избежать (напр.выгорания порта при разных потенциалах земель - поищите, тут уже было обсуждение похожей проблемы).
Постоянно работаю с адаптером и программатором на СР2102 с заземленным разъемом и самым дерьмовым кабелем длиной 5м - проблем пока не было

Сообщение отредактировал zöner - Feb 25 2012, 15:42

[Aner]

от корпуса USB, на землю 1Mom и 100uF паралельно.

[Myron]

[quote name='stas00n' post='1031134' date='Feb 25 2012, 04:54']Приветствую всех. Имею несколько странный вопрос. Есть девайс с виртуальным COM портом на CP2102; питание сетевое, импульсный БП незаземленный; есть разъем mini USB B вот такой; есть желание соединить монтажные площадки непосредственно с земляным полигоном, ради увеличения механической устойчивости. На устройствах что доводилось видеть, корпуса разъемов USB (монтажные отверстия) к земле не подключались, вопрос, собственно, почему и, можно/нужно ли все же соединить корпус разъема с землей? Повлияет ли на что-нибудь?

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=98796

[Владимир]

от корпуса USB, на землю 1Mom и 100uF паралельно.

что-то насчет порядка емкости сомненья берут

[Aner]

таки заметили, ведь всем по барабану, да 100nF правильнее будет.

[Myron]

таки заметили, ведь всем по барабану, да 100nF правильнее будет.

Да заметили, но смысла нет, т.к. см.
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=98796
А если страшно хочется, то 0.01uF х 250V

[stas00n]

Спасибо, так наверное и сделаю (конд. + резистор). Но все же чем чревато непосредственное подключение экрана с обоих сторон? Питание, напомню, сетевое от адаптера незаземленного, т.е. на холодной земле 110В...

[Vakhtang]

Термобарьеры я как раз хотел исключить, опять же из соображений механической стойкости к выламыванию юзером или при сборке. Серия небольшая, собирать, вероятнее всего будут вручную, - припаяют как-нибудь.. А если на производство отдавать будут - там печке по барабану термобарьеры.

Не серийное устройство в печи паять не будете, по этому будете иметь проблемы.
Термобарерь я делаю всегда, а для прочности делаю via on pad. Прочность повышается в разы!
Часто не ставлю развязывающий конденсатор и резистор, если знаю, что устройство будет подключаться в основном к ноутбуку, а сам питается от АКБ. Ну, такая специфика прибора.

[BlackPrapor]

Вот тут человек систематизировал сведения из разных источников и заметил, что разные фирмы дают разные рекомендации, вплоть до противоположных.

Варианты, что делать с экраном и корпусом разъема в разных документах:

1. Соединять экран на сигнальную землю

- ”Full speed devices use a shielded cable which requires that the
connector shell be tied to the ground plane.”
Intel. EMI Design Guidelines for USB Components. Sec 5.4 (p. 9).

2. Соединять экран на сигнальную землю через конденсатор (как вариант, с параллельным резистором)

- Connect shield to signal ground with 0.01 µF to 0.47 µF capacitor.
FTDI. Debugging FT232BM and FT245BM Designs. Section 3.2 (p. 11).

- Cypress recommends a 1 Mohm resistor in parallel with a 4.7 nF capacitor.
Steve Kolokowsky & Trevor Davis (Cypress Semiconductor). Common USB Development Mistakes – You Don’t Have To Make Them All Yourself! Figure 7 (p. 7).

- ”Tying the shield directly to ground would create a direct path
from the ground plane to the shield, turning the USB cable into
an antenna. To limit the USB cable antenna effect, it is
recommended to connect the shield and ground through an RC
filter. Typically, R = 1MΩ and C = 4.7nF in Figure 3-5.”
Atmel AVR1017: XMEGA - USB Hardware Design Recommendations. Section 3.3.3 (p. 8).

3. Соединять экран к земле через ферритовую бусинку

- ”Place a ferrite in series with the cable shield pins near the
USB connector socket to keep EMI from getting onto the cable
shield.”
Texas Instruments Application Report. USB 2.0 Board Design and Layout Guidelines. Sec 2.2.4 (p. 3). SPRAAR7 – December 2007.

Замечу, что тот же Cypress предписывает не делать этого

4. Вообще не прицеплять экран на землю в девайсе.

- As referenced in the AAC thread where to terminate usb cable shield?, Hardware Book says USB devices must
not connect the shield to their own ground.
Hardware Book. Universal Serial Bus: Shielding.

Я по каким-то своим соображениям, давно было, не помню каким, решил цеплять общий через бусинку на план земли платы, и экран напрямую в этой же точке. Всё работало всегда безупречно. Справедливости ради, надо заметить, что во всех случаях речь идёт об использовании виртуального COM порта CP2101 (2102) и FT232. Наверное, это не показатель?

[controller_m30]

А у меня такая проблема.
Устройство работает от батарейки CR2032. Нормально работает как: по USB с компьютером, так и автономно.
Но! При первом контакте железной обкладки разъёма USB с корпусом компьютера - происходит сброс контроллера. Это не удобно. Приходится писать программу, которая бы делала массу проверок того, что могло нарушиться в схеме из-за сброса (есть ещё часы и I2C-флешка). Часы не сбрасываются - считают время правильно. А вот с флешкой могут быть затыки, т.к. контроллер во время сброса мог производить запись в флешку, и тогда целый сектор записи потеряется в никуда.
Как это победить?

Если перед установкой устройства в USB, взяться одной рукой за корпус компьютера, а другой касаться металлического экрана USB-разъёма - сброса не будет (понятно, потому что потенциалы выровнялись). Также нет сброса, когда устройство соединено с программатором - тогда его можно подключать сколько угодно в USB-разъёмы, и всё будет нормально (потому что тоже выровнялись потенциалы).

Соединял общий провод устройства напрямую с корпусом USB разъёма - сброс.
Ставил в разрыв резистор 33 кОм (подсмотрел на платах TI и Olimex) - всё равно сброс.
Ставил конденсатор керамический 0.1 мф + резистор 1 мОм - тоже сброс. Правда конденсатор на 50v (smd 0805 0.1mf) - может в этом проблема?
Оставлял без соединения разъём и землю схемы - тогда сброса нет, но зато сброс при контакте 4-х проводников в разъёмах. Т.е. сброс происходит немного позже, но происходит всегда.

Устройство можно держать голыми руками, в резиновых перчатках, положить на стол, или держать на ниточке, леске (всё проверил )... но при контакте с корпусом компьютера - будет сброс

[dinam]

Похоже у вас статика пролазит на незащищенные или просто оставленные висящими входы микросхем.
Можно попробовать следующий эксперимент. Я брал иголку и тыкал в каждую ножку микроконтроллера. И писал/переписывал программу, чтобы не было сбоев. Осторожнее с ножками, которые не защищены диодами к питанию и общему.

[controller_m30]

Спасибо, это тоже вариант.
Но не помогает
Все неиспользуемые пины контроллера настроены на вывод и =0. Схема вообще не боится моей статики. Я её по всякому могу брать руками, касаться любых ножек. Прошёлся и иголкой по всей схеме: и просто когда схема лежит на столе, и даже касался одной рукой корпуса компьютера, а иголкой в другой руке создавал помехи схеме - ничего.
Сброс только при контакте земли с корпусом компьютера. Сейчас между экраном USB разъёма и землёй только резистор 1М, но сброс стабильный при каждом касании к компу. Можно любой ритм выбивать схемой о корпус компа - в том же ритме будут происходить и сбросы.

Хз что это... Может 110 вольт переменки, которые на корпусе компа влияют? Оно хоть и через резистор 1М, но всё таки бросок -55 или 110 вольта при контакте с землёй вызывает срабатывание какого-нить "Brown Out" детектора...

Таки наверное придётся программу писать такую, чтоб сразу была заточена на частые и непредсказуемые сбросы...

[dinam]

Могу подкинуть ещё идей, т.к. чудес не бывает
Значит, помеха пролазит по +5V, D+ или D-. Для сигнальных линий, специально для USB, насколько я знаю существуют супрессоры/варисторы. Питание с USB для проверки можно отключить. Осциллографом я так понимаю посмотреть что происходит не удасться

[Stewart Little]

Могу подкинуть ещё идей, т.к. чудес не бывает

+1
еще варианты:
- неудачная разводка;
- попробуйте подавать питание с разъема USB на чип через ферритовую бусину (chip bead) - см. Murata или Laird.
- используйте качественный кабель USB (а не тот, что куплен в ближайшей подворотне за три рубля )
И еще проверьте ключ, коммутирующий питание с батарейки на USB.

[controller_m30]

Спасибо, предлагайте ещё
Вот фотка для наглядности.

Сброс происходит при контакте экрана разъёма этой "флэшки", с экраном разъёма USB удлинителя что на фотке. Или просто с корпусом компьютера.
Комп конечно не заземлён, но он ведь не заземлён у многих, и потому "флэшка" просто обязана быть как-то настроена именно на такой тип соединения.

Когда экраны разъёмов соединились (и произошёл от этого сброс), то дальнейшее соединение 4 проводников USB шины к сбросу не приводит - пуск проходит нормально. Комп видит "флэшку", находит файлы и т.д.

Если выкинуть резистор 1М, то сброса от контакта экранов не будет, но он произойдёт при контакте 4 проводников USB шины.

Когда касаюсь вот так разъёмами - происходит сброс. Сама "флэшка" лежит на столе на бумаге, или её можно держать на ниточке или леске - всё равно сбросится от контакта с корпусом компьютера.
Ничем другим она не сбрасывается, статики на теле не боится, контакта питания "флэшки" и компьютерного нет. Влияет только контакт экрана и корпуса компа.

Я хоть и понимаю полезность сапрессоров, но не знаю куда их здесь можно поставить.
Что ещё... Конденсаторы в схеме есть в изобилии. Специально добавлял даже на 100 и на 1000 mf - в надежде что поможет... нифига. Сброс 100% не зависимо от наличия или отсутствия больших емкостей по питанию.

Сообщение отредактировал controller_m30 - Oct 11 2013, 13:37

[dinam]

У вас какой USB? High speed? Вот, например.
Документ NXP
Wьrth Elektronik

Насколько я понимаю у вас как раз D+ и D- просто болтаются в воздухе вот на них скорее всего разряд происходит. Ну и питание контроллера должно быть правильно сделано. Я например, не жалею, керамических конденсаторов 0.1 мкФ. Разводка платы то же должна быть нормальной.

[HardEgor]

Несколько вариантов
- поставить по 47 пФ с D+ и D- на минус схемы
- параллельно 1МОм поставить 2.2 нФ, и не на другой стороне полигона, а на резистор сверху напаять

[controller_m30]

Всё! Спасибо всем огромное за помощь!
Нацепил я сапрессоров 3 штуки SMAJ05 на D- D+ и даже на Vbus, конденсаторов 22pf и один 2,2nf параллельно резистору 1М... всё равно сбрасывается.
Решил сфоткать плату ещё раз, для подтверждения что всё что можно нацепил, и конденсаторов 0,1мф там немерено... и плата разведена как "солнышко" без всяких перехлёстов.
Ну и чтоб плата на фотке была красивше - отпаял 4 провода (всего-то 3 см длиной) для подключения к программатору, которые там были всегда - и сбросы прекратились!

В общем "трагедия одного проводочка" получилась. Виноват был тот, что на ножке Reset припаян (хоть и резистор подтягивающий есть). Целый месяц мозговал, что там ещё может глючить... Если бы вы не предлагали вариантов, я бы её так и выкинул в конце концов - как загадку природы
Сапрессоры снял, но надо их-таки поставить будет в новой схеме...
Спасибо за участие!

Сообщение отредактировал controller_m30 - Oct 11 2013, 16:30