Приветствую всех.
Вот задумался над такой проблемой...
1) Обычно корпус RJ-45 Ethernet коннектора
соединяют с землей на плате через высоковольтный конденсатор 1-2 nF и паралельно ему резистор
порядка 1 MOhm.

2) Обычно корпус USB коннектора соединяют с землей на плате через дроссель (ferrite bead)

Мне кажется, что это абсолютно разные и взаимоисключающие подходы. Объясните на пальцах, почему так?

И как правильно делать если на плате есть и Ethernet и USB?

-- Желаю успехов!

Так Ethernet это изолированный, и должен большие вольты по изоляции держать. Соответственно требования по токам утечки
USB не изолированный, и ferrite bead только для подавления помех по общей земле

Да об этом как-то не догадался...

Но предстваим себе устройство в котором есть Ethernet и USB, которые корпусами
своих коннекторов оказываются соединенными через металлическую переднюю панель
(коннекторы с "лепестками" которые специально для этого и сделаны).
Тогда получится, что конденсатор и ferrite bead соединены паралельно. И этот конденсатор
своей роли не выполняет... и ферит тоже.
Я прав?

Как все-таки правильно разобраться с этими заземлениями?
Как грамотно сделать, чтобы всем было хорошо

Обычно экран корпуса RJ-45 Ethernet коннектора соединяют с землей платы напрямую. А через высоковольтный конденсатор 1-2 nF с последовательными терминирующими резисторам (например 75 Ом) с землей платы соединяют изолированную честь Ethernet - срединный вывод обмотки транса и неиспользуемые пары (если есть)
http://www.belfuse.com/Data/Datasheets/SI-61012-F.pdf

Паралельно конденсатору резистор порядка 1 MOhm обычно не ставят, но тут все заваисит от приложения.

Все вышеописанное относиться к UTP

Есть подобное устройство, называется "персональный компьютер".
И Ethernet у него работает с кабелем через всё здание, и USB принтер, стоящий в соседней комнате, воткнутый в розетку с другой фазой...

Вот в том и дело что соединение напрямую нигде и не встречал.
Представьте себе гальванически развязанный источник на плате, например что-то телекомовское.
Будем иметь землю на плате соединенную со станционной + 60В, например.
И вся эта развязка не имеет тогда никакого смысла.

Все было хорошо пока на плате не появился USB со своим феритом и корпусом коннектора.



Что-то предложить можете? Я тоже могу языком почесать
P.S. Не в обиду

Да, открыть спецификации на интерфейсы и почитать...

Читать что?
802.3
USB Std?

Прикалываетесь, батенька? ну-ну..

Ну, вот, смотрю на картинку из приведенного pdf. Цепи, приходящие извне, соединены с экраном через высоковольтный конденсатор. А сам экран можно смело садить на землю прибора (компьютера).
Мы ж к экрану Ethernet разъема ничего снаружи не присоединяем, одна пластмасса. В отличие от USB.

Вообще-то есть и с экраном
Навскидку - http://ru.rsdelivers.com/product/bel-stewa...le/2904780.aspx

Посмотрел. И кабели экранированные нашел. Ну, что ж - получается, экран сетевого кабеля соединится с землями компьютеров (приборов), а сами сигналы будут изолированными. Т.е. изоляция в самом кабеле должна выдерживать те самые вольты, о которых идет речь. Что, в-общем-то, естественно.
Если мы соединим два компа и по экранированному Ethernet и по USB, то они будут под одним потенциалом, и из-за кабеля USB, и из-за экрана сетевого кабеля. Но сами сетевые сигналы по-прежнему будут изолированы. Если же соединим неэкранированным сетевым кабелем, будет, как всегда было.

Решил для себя, что феррит на USB есть зло в моем случае.
Будет конденсатор стоять.
Не хочу иметь землю платы на корпусе.

Хм, это самоубийство.

Объясните
Корпус коннектора USB будет соединен с корпусом прибора, НО не с землей платы.

Т.е. под одним потенциалом. (заземление ещё никто не отменял)

Так она, наверное, всё равно там будет. Через винты крепления платы к корпусу, или в источнике питания земля сядет на корпус.


Заземление заземлению рознь. Если они далеко друг от друга.

Надо проектировать систему так, что бы уравновешивающий ток не влиял на сигналы в сигнальных проводах...
Трансформаторы в ethernet'е не с потолка поставили...

ТС ещё не раскрыл секрета какое питание и изоляция будут у его прибора.
Но раз у него корпус металлический и если предположить, что питаться прибор будет от 220В, то заземление ОБЯЗАТЕЛЬНО!

Если корпус металлический, то правильнее всего будет посадить землю Ethernet на корпус прибора (и заземление). А USB изолировать от металлического корпуса - у него своя земля - платы.
Эти интерфейсы имеют разное применение с точки зрения электробезопасности:
USB на 15м, нет гальваноразвязки. Отсутствие гальваноразвязки и короткие расстояния подразумевает что потенциал между землями 2-х устройств близки к 0.

Ethernet допускает 150м, при таких расстояниях земли у 2-х устройств могут иметь разный потенциал, со всеми вытекающим последствиями. Поэтому гальваноразвязка обязательна. Заземление тоже, потому что, неизвестно что прилетит по кабелю 150м, протянутому черт знает где и как.

В телекоме, например, специально выделено 2 земли:
LOGIC - сигнальная земля, относительно которой передаются сигналы.
SHELF - стоечная земля, корпусная, именно она и заземляется.

Ну так вот: USB должен висеть на LOGIC, а Ethernet, гальваноразвязанной частью, на SHELF земле.

Не понял, почему (зачем)?
Соединить корпус разъема с корпусом прибора, а контакт земли в разъеме с землей платы. Не вижу причин делать иначе.

Ваше право. Но тогда получите не гальванически развязанный Ethernet. (Если помните, то ТС спрашивал как соместить USB c Ethernet).

Так корпус прибора хотя бы через вилку сетевую заземлится. По-вашему, значит, каюк гальванической развязке Ethernet. Хотя сигнальные цепи Ethernet так и останутся гальванически развязаны.

Да, но IEEE802.3 требует развязки всех цепей включая землю! Если вы этого не выполняете - у вас свой Ethernet, не совместимый с требования стандарта.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Это соединение задействуется только в случае использования экранированного ethernet кабеля. Для такого типа сигналов экран должен быть заземлен с двух сторон, иначе останется только электростатическое экранирование. Однако соединять экран с шасси или землей прибора непосредственно нельзя, т.к. потенциалы земли на расстоянии 150м могут отличатся весьма значительно. Поэтому используют конденсатор для связи по переменному току и параллельно ему высокоомный резистор утечки.

В случае USB все остается в силе, только надобность в конденсаторе отпадает, по причине малых расстояний по земляной шине. Хотя никто не мешает использовать схему аналогичную ethernet, в некоторых ситуациях она может быть излишней, т.к. имеется еще сигнальный земляной провод.

В обоих случаях важно обеспечить подключение экранов в самой "тихой" земляной точке, иначе потери денег на EMC тестах гарантированы.

Я так понимаю первую картинку - между сигналами, используемыми внутри устройства (DTE), включая землю устройства, и всеми выводами разъема (MDI) должна быть гальваническая развязка. Что совпадает с картинкой из первой pdf-ки, и т.д.

Я думаю, что нужно всегда придерживаться одного, очень простого, принципа - все внешнее, что подключается к Вашему прибору, должно иметь от него полную гальваническую развязку. Особенно, когда этот прибор - Ваш персональный компьютер. Это относиться как к сигнальным цепям и землям, так и к экрану в равной степени. Экран кабеля может подключаться к чему-либо только с одной стороны. И ни каких "выравнивающих" конденсаторов или резисторов между гальванически развязанными цепями! Если хотите все заземлить (при условии, что есть куда заземлять), то заземляйте все по отдельности - на настоящуюю землю, а не на землю соседнего прибора. Все это в равной мере относится и к Ethernet, и к USB, и ко всему остальному.
Исключение может быть сделано только для устройств, которые кроме как к вашему компьютеру (или другому прибору) гарантированно больше ни куда не подключены, находятся в непосредственной близости от него (на одном столе), а для питания используют адаптер, гальванически развязанный от сети 220В. Для них еще можно допустить общую землю с компьютером, общий экран, и отсутствие гальванической развязки.
Опыт работы, в частности, с силовой аппаратурой (выгоревшие USB-порты или компьютеры целиком) убеждают меня в неэффективности других подходов к этой проблеме. Впрочем, и свой подход я ни кому не навязываю.

Не факт, что земля прибора соединена с настоящим заземлением. Например, если это ноутбук с автономным питанием. В итоге, получите не выравнивание потенциалов на экране кабеля, а неизвестный потенциал на земле вашего прибора, пришедший с экрана через ваши конденсаторы связи и высокоомные резисторы утечки. Возьметесь за корпус/землю прибора и получите удар током...

Абсолютно согласен.
Аппаратура телекомовская, 220 нет и в помине.
Вот только проблема как этот коннектор заизолировать от корпуса.
Они как назло, все с железякой.

Так может задачу по-подробнее опишете, можно со структурной схемкой?
Ведь совершенно универсальных решений нет, особенно если Вам кроме гальваноизоляции нужно еще и об EMC позаботиться, и об ESD.

Ну а если поставить и феррит, и конденсатор (последовательно)? Посмотреть АЧХ перед этим, чтобы не было сюрпризов. И на корпус его!

Насколько я всегда себе представлял, ситуация сводится к следующему:
1. Ethernet - необходимо ставить конденсатор и резистор, номиналом примерно в волновое сопротивление высокочастотных проводов кабеля. Есть рекомендации, то ли в Говарде Джонсе, то ли у Генри Отта, не помню точно, что при передаче высокочастотного сигнала по экранированному кабелю необходимо выполнять заземление по переменному току с двух сторон. В случае большой длины кабеля, во избежание постоянных токов по экрану при разности потенциалов земель приборов (а она также регламентирована, по-моему, даже в ПУЭ), необходимо использовать конденсатор, являющийся шунтом для переменного тока.
Теперь, что касается резистора в 1 МОм, его ставят для стекания статического заряда с экрана кабеля, что особенно важно при изгибе кабеля, так как происходит процесс трения между экраном и внешним диэлектриком.
По поводу соединения корпуса разъёма Ethernet с корпусом прибора - не знаю, но скорее всего лучше обеспечить изоляцию.
2. USB - земли устройств объединены внутри самого кабеля и посредством экрана. Но, во-первых, экран выполняет роль защитную. При соединении устройств происходит выравнивание потенциалов земель. Процесс выравнивания должен происходить до того, как соединятся питание и сигнальная земля внутри кабеля. Во избежание броска тока, создающего помехи и способного привести к выходу их строя оборудования (бросок тока же пройдёт не только по корпусу на землю, но и по земле печатной платы), ставят токоограничивающий элемент - индуктивность, она же ферритовая бусинка, которая по постоянному току является всего лишь низкоомным резистором. Вторая функция бусинки - подавление высокочастотных токов, возникающих при работе устройства, которые могли бы течь по экрану.
Корпус USB разъёма должен быть соединён с корпусом устройства, который должен быть заземлён.

В итоге: для Etherne: резистор + конденсатор и параллельно высокомный резистор и отсутствие соединения с корпусом
для USB: ферритовая бусинка и соединение с корпусом
Заметьте, в случае, если Вы соедините корпуса Ethernet и USB, у Вас получится контур с резонансом токов, но с крайне низкой добротностью по причине наличия последовательного резистора с конденсатором.

Не стоит утрировать. В описанном вами случае гораздо более сильный удар током вы получите только взявшись за RJ-45 коннектор, еще никуда его не подключив. Если невозможно гарантировать потенциал экрана кабеля, то используется кабель без экрана со всеми вытекающими ограничениями. Все правила заземления необходимо соблюдать, иначе и до сумы недалеко.

Упущен один принципиальный момент - как организовано заземление экрана кабеля? Если кабель имеет самостоятельное заземление, независимое от подключаемого устройства - то ни каких возражений нет. Если же для этого используется заземление подключаемого устройства (которого может и не быть), то легко можете получить ситуацию, которую я описал выше...

Если он подключается к экрану кабеля, то должен быть изолирован от всего остального в устройстве, в том числе корпуса, по изложенным причинам.

Все это работает, только при одном условии - подключаемое USB-устройство гарантированно не имеет каких-либо других электрических подключений, или гальванически развязано от них. О чем также писал. Иначе вместо выравнивания потенциалов при включении, можете получить выгорание одного из соединяемых устройств, либо обоих сразу.

Так, кто бы возражал против этого... Однако, приходится учитывать существующие реалии и наихудший расклад...

Я бы определился с приоритетами интерфейсов, поскольку ТС говорит что это телеком, то делаю предположение:
Ethernet - основной канал приема-передачи информации.
USB - вспомогательный, типа мониторинга, обновления прошивки и т.п.

Т.е если 802.3, не работоспособен, то устройство не выполняет свою главную функцию - прием-передачу информации по основному каналу связи. А вот если отвалился USB то это важно конечно, но не критично - устройство работает, только нет статистики или возможности обновить прошивку.

При таком раскладе главное обеспечить правильное функционирование 802.3 а не USB. Значит надо сделать так чтобы 802.3 гарантированно работал. На больших расстояниях правильность заземления и терминирования, думаю, будет играть большую роль...
Соответственно "правильностью" подключения USB нужно пожертвовать. Но никто не мешает сделать так, чтобы в случае необходимости, можно было восстановить цепи заземления USB в соответствии с требованиями(резистор, фильтр, ли что угодно - зависит от фантазии, на подключенный на корпус).

З.Ы в своих рассуждениях исходил что устройство это не 802.3 to USB переходник. Тогда как делать не знаю, наверное надо изолировать оба интерфейса.

Да какая там индуктивность - мелочь. Ограничивать скорость тока существенно не сможет. Вот второе - это правильно.

2 Victor®
По-моему, вы совершите ошибку, если изолируете корпус USB или корпус RJ45 от корпуса изделия.
Посмотрите вокруг - все стараются соединить земли, а не разъединить. Это неспроста.
P.S. обычно всё уже украдено разработано до нас - посмотрите на аналогичные изделия.

В AppNote'е от Micrel (http://www.micrel.com/_PDF/App-Notes/an-17.pdf) написано:
Ferrite beads are recommended in series with all power and ground connector pins.
Ferrite beads reduce EMI and limit the inrush current during hotattachment by attenuating high-frequency signals while dc current passes freely.
То есть не только для уменьшения EMI, но и от бросков пускового тока при подключении.


Честно говоря, не совсем понял, что Вы имеете в виду. Экран кабеля, предназначенного для передачи высокочастотных сигналов, должен быть по переменной составляющей заземлён с двух сторон. По поводу заземлений вообще - всё зависит от типа подключаемого оборудования. Например, в соответствии со стандартами электробезопасности, существует два класса устройств. Для устройств 1-ого класса наличие заземления ОБЯЗАТЕЛЬНО, для устройств 2-ог класса - НЕТ. Если Вы подключите экран кабеля напрямую от устройства, выполненного по 1-ому классу электробезопасности к устройству, выполненному по 2-ому классу, то Вы нарушите стандарт (незащищенная двойной или усиленной изоляцией земляная цепь придёт в устройство) и снизите класс устройства до 1-ого. Такое делать запрещено. Не знаю как в телекоме, но предполагаю, что там устройства изготавливаются по 1-ому классу, поэтому заземление должно быть ОБЯЗАТЕЛЬНО.


Не совсем с Вами согласен по описанным выше причинам. Устройства выполненные по 1-ому классу, все имеют заземление и проблем здесь быть не должно. То что Вы писали о применении в силовых приложениях, там надо смотреть отдельно величину токов утечки, сопротивление заземления, сечение земляного провода по отношению к сечению питающих проводов и прочее. Несоблюдение хотя бы одного из этих норм автоматически приведёт к повышенной или 100% вероятности выхода устройства из строя.

Вопрос решается проще - чем разведена демагогия на пару страниц.
Во первых, определяемся с областью применения разрабатываемого Вами технического средства (ТС).
Далее находим на класс, к которому относится ТС, необходимый ГОСТ.
Для примера, пусть наше ТС относится к классу НКУ.
Согласно требования ГОСТа для НКУ:
линии связи можно отнести к цепям, которые не связаны с главными цепями.
Если рабочее напряжение меньше 12В, то данные цепи д.иметь напряжение диэлектрической прочности ~250В.
Т.о. линии как Ethernet, так и линии USB д.обеспечивать работы при падении на них ~250В.
Отсюда следует, что нельзя соединять корпус разъема (как Ethernet-а, так и USB) с линиями канала связи, поэтому их надо соединять через емкость, но для этого надо найти общую точку канала связи:
для Ethernet - это точка симметрирования
для USB - это или GND или 5В
По данной идеологии строятся элементы защиты, которые способны выдерживать мкс помехи до 8кВ и 5кА
В моем случае - 2кА, пока нет прибора на 5кА.
Многие элементы защиты не выполняют требования ГОСТ по НКУ - пример, элемент грозозащиты канала связи RS485 Феникс контакт - если и выполняет, то необходимо применение внешнего конденсатора.
Наверное, сам бы занимался демагогией, если вот не пришлось делать НИОКР по разработке системы управления с точки зрения помехоустойчивости и соответствия ГОСТ-ам - до этого много не знал, особенно про нс помехи.

Извините, но тот же USB не по ГОСТ сделан. На него свои стандраты есть и своя спецификация, которая, как уже отмечалось ранее Mikle Klinkovsky
требует соединения корпуса разъёма с корпусом прибора,

поэтому Ваше предложение

не совсем корректно. И, заметьте, там (в USB) нет никаких емкостей.

P.S. А если посмотреть на материнскую плату компьютера, то там как раз корпус разъёма USB соединён с общим корпусом системного блока.

Я не уверен, что понятия диэлектрической прочности и обеспечение работоспособности - это одно и то же.
А номер ГОСТ какой? Почитать бы.

Во первых, соединение корпуса разъёма с корпусом прибора совершенно не означает что сигнальную землю надо содить на корпус.
Во вторых как я цитировал:

У нас это Ростест и ГОСТы.


Можно начать с этого:
ГОСТ 27570.0-87 Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и методы испытаний.

Наличие или отсутствие емкостной развязки для USB определяется ТУ. В персональных компьютерах она, в большинстве случаев, не нужна.

ТУ - это описательный документ, а вот стандарты и стандартные методики испытаний - да, они могут определять. Если Вам известен номер стандарта в соответствии с которым необходима емкостная развязка для USB, прошу его огласить.

Итог таков: корпус разъема сажаете на корпус, а вот сигнальные линии нет.
Причем тут емкостная развязка?
Есть требования к значению испытательного напряжения, которое ТС д.выдерживать относительно корпуса или относительно разных линий.
Конденсатор позволяет задать четкий уровень емкости, который бы не зависил от топологии печатной платы, и позволил разработчику выполнить требования по безопасности и помехоустойчивости.

Я не зря написал про ТУ. Если требуется уравнивание потенциалов земли через линию GND, не через экран, то ставится конденсатор и дополнительно решаются вопросы прохождения тестов на ESD (которые требуются далеко не всегда).

Из печального практического опыта следует, что заземлять USB ОБЯЗАТЕЛЬНО. Пользователи почему-то регулярно игнорируют рекомендации в РЭ о заземлении аппаратуры в результате взрываются контроллеры и симметрирующие дроссели.
Ethernet более живучий - с ним таких проблем не было.

Что Вы понимаете под термином заземлять USB ОБЯЗАТЕЛЬНО?
Корпус разъема? Или GND USB?
Если последнее, то просто плохо разработали свое изделие, поэтому все и взрывается.

Как раз потому что net изолированный трансформатором.
Для взрывных пользователей или сложных случаев заземления типа *ГОСТ* и пр.делайте гальваноразвязку usb,например на ADuM1460

В персональных компьютерах и корпус разъема, и сигнальная земля USB соединены с общей землей. Аналогичная ситуация была и c COM-портами (RS232) - сигнальная земля и экран - все замкнуто на корпус. Это что - все плохо разработанные изделия по Вашему? Даже если и так - с ними приходится работать повсеместно.
Что касается заземления, то в ПК, например, оно огранизовано через розетку питания 220В. И не факт, что оно там (в розетке) имеется. А если это ноутбук, работающий в автономном режиме от батарей, то заземления нет точно. И некуда его подключить - не предусмотрено конструкцией. И что теперь?
Можно сколько угодно писать крупными буквами, что ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО. Но если его физически нет в помещении, и не предвидится - пользователь будет работать без него. И разработчик просто обязан предусмотреть и такую ситуацию.

Потому, что он гальванически развязан. Этим все и объясняется.
Даже соблюдение всех этих норм не гарантирует, что устройство не выдет из строя по каким-либо причинам. Это вообще невозможно гарантировать. Соблюдение норм гарантирует только безопасность устройства для пользователя, как при исправной работе, так и в аварийных ситуациях. Что совершенно недостаточно. Сохранность и, тем более, работоспособность подключенного оборудования в случае аварии они гарантировать не могут. Требования к безопасности / помехоустойчивости и требования к "живучести" системы, сохранение работоспособности в аварийных ситуациях и минимизация ущерба от последних - это совершенно разные вещи. Более или менее надежные гарантии, в этом случае, дает только полная гальваническая развязка интерфейсов.

...однажды заряд статического электричества, образующийся при перемотке плёнки, угодил в езернет.
ему нестрашны трансформаторы изоляции - молния, сантиметров 5.
любопытно, кто на скорости 10Мбит устройство ещё жило.
с тех пор резисторы в 75 Ом на входе замыкаю, чтоб не испарялись !

Насчет их ты прав. Они просто выгорают при 2кА. Поэтому их или как ты говорил надо замыкать или защищать как и всю линию - мы так и сделали устройство - защищает целиком все 4-пары Ethernet и ему не страшны 2кА



Ну и что. Вы разрабатываете свое изделие, так вот его и делайте правильно в соответствии с требованиями и нормами (ГОСТы, РД и РУ). Поэтому меня всегда вводит недоумение фраза, но ведь на компьютерах сделано так и так, а они по большей части являются бытовыми приборами. И из-за того, что так делают, обычно и зависают различные конвертеры USB-RS485(RS232) при испытаниях на 4кВ наносек.помехами, а вот Ethernet не всегда

Ответ ЕЛЕМЕНТАРНОЙ!!!

Надо правильно читать документация!!!!

1. Все USB устройства должни питатся от один и той же разем! Не расуждать, а выполнять!!!

2. Ethernet использует 2 типа кабелей UTP и STP :
2.1. STP (кабель с екраном) можно использовать ТОЛьКО в 3-проводной сети с развязку по нуля и земля!!!
2.2 UTP (кабель без екраном) для все остальние применения. (Прямо говоря весь евро-азиатский континент)

3. Конденсатор в Ethernet платах работает как разрядник (посмотрите на марковские платы - на корпус сделан срез)

4. Дросель в USB работает до включения конектора - потом он закорочен))))) - смисл от него - снижение помех при включения и отключения USB.

Все другое по теме имеет смисла только в разговоре с пожарника после "обучения на своей спине"(((((((