Потребовалось ввести в плату гальваническую развязку- появились вопросы, связанные с экранированием, защитой от внешних помех.

Прикрепил рисунок расссматриваемого варианта. С внешним миром прибор связан через USB и провод датчика. Причем датчик "висит в воздухе". Корпус цельнометаллический. На картине вопросами помечены спорные места. Т.е вопрос можно поставить так: допустим, TVS'ы от линий датчика и экран кабеля я повесил на корпус, TVS'ы линий USB- на оплетку USB кабеля- как далее завязать между собой: корпус, плату, оплетку USB?

Во время использования вся система компьютер-плата-датчик может быть и не заземлена.

Возможно я криво сформулировал вопрос

А в чём смысл гальванической развязки, если аналоговая часть имеет прямой контакт с цифровой? Я уже в форуме по электробезопасности ставил похожий вопрос: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=53361
Гальваническую развязку обычно используют либо для уменьшения помех, либо для сопряжения с другими сигналами других источников питания "на лету". Поэтому аналоговая часть должна "висеть в воздухе" относительно цифровой земли. А вот по поводу корпуса - насколько я понимаю корпус металлический, а значит это доступная металлическая часть прибора (до неё можно получить непосредственный доступ без применения инструмента). Любая доступная металлическая часть прибора должна быть заземлена во избежание в случае пробоя основной изоляции появления опасного напряжения на доступной металлической части прибора, следовательно, сразу же имеем дело с устройством первого класса электробезопасности. Корпус - грязная земля, поэтому я бы цифровую землю, землю USB подсоединял бы через дроссель, как это техасовцы делают, для уменьшения проникновения высокочастотных помех в цепи прибора. Я бы Вам рекомендовал сделать как у меня в ветке, указанной ссылкой выше нарисовано. Решение 100% работоспособное, вопрос с соответствием ГОСТам по электробезопасности до конца так и не решён.
P.S. А компьютер кстати какой? Если ноут - то там ИП по второму классу, земли естественно нет. А если стационарный, то вряд ли медицинского исполнения, поэтому земля быть там обязана.

http://caxapa.ru/lib/emc_immunity.html

Почитайте, полозно.

А вообще в чем смысл гальванической развязки если земли соединяютсо?

MaxPIC, компьютер- ноут. Прибор для применения в поле (в геофизике). С гальваноразвязкой такая история: изначально я в плату заложил неизолирующие DC-DC для получения +/-15В, вариант оказался неудачным- не вышел на расчетную эффективность преобразования конвертора в отрицательной планке. Сейчас поставлю изолирующие, т.е потенциально возможно обеспечить гальваноразвязку. Первоначальный вариант был такой (см. рис.). Вы еще предлагали развязать оплетку USB и корпус прибора через дроссель/RC- пробовали вы подключать напрямую, какие результаты?

Пробовал, шумы источника питания USB-хоста сильно ползли на цифровую часть прибора, с дросселем они хоть ослабляются. По поводу эффективности гальванической развязки - внимательно посмотрите на ёмкость между первичной и вторичной обмотками DC-DC. И к тому же скорее всего Вам ещё потребуются цифровые изоляторы, их ёмкости будут суммироваться с указанной выше. Чем меньше суммарная паразитная ёмкость - тем лучше.

Вопрос вот какой: по идее внешний экран (металличесий корпус) должен соединятся с землей основной платы в одной точке (в идеале звездой), вблизи входа питания на плату- в моем случае вблизи USB разъема, тогда как привязать к этому включению плавающую землю аналоговой части (из-за гальваноразвязки), получается надо соединять земли вблизи DC-DC преобразователя, потеряв гальваноразвяку- опять бусину/RC ставить?

И еще интересующий вопрос: известно ли как на стороне компов экран USB связан с тамошней землей, или варианты разные?

Нет, земля аналоговой части весит сама по себе в воздухе, не надо её ни с чем соединять. Схема подключения будет выглядеть следующим образом: USB - защитный дроссель - цифровая земля - защитный дроссель - корпус - заземление в розетке (для стационарного варианта или варианта, где есть защитное заземление), а аналоговая земля не будет соединена ни с чем. Питание на аналоговую часть приходит через DC-DC, а управляющие и выходные цифровые сигналы - через цифровые изоляторы.
По поводу как соединено USB на стороне компов - не знаю. Но Ваша задача - не принять много помех со стороны компа и не увеличивать их для компа соответственно.

Спасибо, но тогда остается у меня такой вопрос: раз аналоговая земля висит в воздухе относительно корпуса, получается между ними неизветсно какой потенциал в общем случае, а ведь на корпус повешены защитные диоды аналогвой части- не откроются ли они (понимаю, что вопрос тупой, но все-таки)?

А для чего этот диод? Для защиты от статического импульса центральной жилы кабеля. Вот и надо этот диод повесить между центральной жилой кабеля и аналоговой землёй DC-DC преобразователя. Тогда в случае импульсной помехи, она будет закорочена на экран кабеля и ничего не произойдёт. В случае же прохода помехи через паразитную ёмкость DC-DC преобразователя на цифровую землю и корпус прибора опять же, сработает защитный диод и аналоговая схема не будет повреждена. А если его вешать на корпус, то через ёмкость этого диода помехи с корпуса повалят в аналоговую часть.

Если я повешу защитный диод между сигнальными жилами и аналоговой землей, то как же импульсная помеха стечет на корпус- только через паразитную емкость DC-DC. Элементами защиты будут PESD, у них емкость типовая 0.25 пик, что на 2 порядка меньше паразитной емкости DC-DC. Ваш вариант я изобразил на рисунке (оранжевый цвет- помеха по сигнальным проводам, красная- по экрану)- поправьте, если я что-то не пропарсил

Экран кабеля не должен быть соединён с корпусом, он должен быть соединён с аналоговой землёй. TVS диод нужен для подавления переходных процессов: http://www.semtech.com/pc/downloadDocument.do?id=509 Соответственно диод должен соединять центральную жилу кабеля и его оплётку, которая должна быть соединена с аналоговой землёй у DC-DC преобразователя. Если Вы соедините диодом оплётку кабеля и корпус, то в случае возникновения помехи на аналоговую часть (она же в воздухе висит), на ней относительно корпуса появится изменяющееся напряжение (например 50 Гц). Диод срабатывает при превышении clamping voltage, поэтому потенциал аналоговой платы будет судорожно дёргаться при открытии/закрытии диода и ни к чему хорошему это не приведёт.
В инете есть на эту тему статейка интересная: http://www.coleparmer.com/techinfo/techinf....htm&ID=945 там только сказано, что нужен диссипационный элемент, а в статье: http://www.datatranslation.com/docs/whitep...and_dangers.pdf сказано, что по идее сама аналоговая часть должна рассеять заряд. В итоге, первое - ставить TVS надо обязательно, чтобы не повредить микросхему. Второе - не соединять ни аналоговую землю, ни один из проводников кабеля с корпусом. Третье - если очень хочется "прикрепить" плавающую аналоговую землю относительно корпуса, то я бы установил один диод типа http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NUP2105L-D.PDF Помеху до 40 В Вам вряд ли удастся навести, изоляция DC-DC выдержит такое напряжение несомненно, а вот в случае превышения - пусть в качестве диссипационного элемента поработает диод, "спустив" заряд на корпус.
И ещё, как у Вас на схеме земля появилась? Устройство ведь переносное? И не забудьте дроссель по шинам питания USB, чтобы в случае утечки электростатического заряда с корпуса переносного устройства на ноутбук не было импульса тока.

Спасибо за исчерпывающий ответ, буду детально разбираться, в целом согласен.