Защита ПП от статического электричества, экранирование Опции

[koluna]

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!

[=AK=]

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]

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?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

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...

[koluna]

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