Disposición de los planos de tierra en la conexión Ethernet

Question

Estoy diseñando una placa que tendrá señales analógicas sensibles y un procesador que se comunica con la palabra externa a través de Ethernet y quiero evitar que las corrientes de modo común se acoplen a mis circuitos analógicos. Después de leer algunos consejos de diseño, estos son los bocetos del esquema y la disposición que tienen más sentido para mí. Sin embargo, tengo algunas dudas y busco aclaraciones sobre los siguientes temas:

Tenga en cuenta que el cable Ethernet no está blindado:

1. El apantallamiento del RJ45 se conecta directamente a GND_SHIELD y estará unido galvánicamente a la carcasa metálica de todo el dispositivo. Esto se hizo para proteger el sistema contra ESD.

2. El transformador LAN IC 749020010A Estoy utilizando una reactancia de modo común integrada en el lado del conector. Algunas guías de diseño señalan que es importante conectar la toma central del transformador de los lados del conector al plano de tierra mediante una red RC o C( ref 1 página 22 , ref2 fig. 47 ), para proporcionar una vía de baja impedancia a las corrientes de modo común atenuadas por la reactancia de entrada. Por lo tanto, conecté las derivaciones centrales al "GND_magnético" a través de las resistencias y conecté este plano al GND_SHIELD a través del condensador. Sin embargo, no estoy seguro de ello, porque el segunda referencia especifica que este plano no debe conectarse a la pantalla, mientras que el primera referencia señala que la RC sí debe estar conectada a la pantalla. Además, no estoy seguro de si es necesario tener un plano debajo de las líneas diferenciales de Ethernet, porque puede acoplar el modo común a este plano antes de pasar por la reactancia.

3. El GND del sistema está aislado del dominio de tensión del conector por el transformador IC de la LAN y conectado al GND_SHIELD por un cordón de ferrita, lo que evita la alta tensión debida al plano flotante mientras bloquea la corriente de modo común de alta frecuencia que entra en la tierra del sistema por esta conexión. Sin embargo, tengo la siguiente duda al respecto: Si las corrientes de modo común circulan por el apantallamiento y el plano de GND del sistema no está conectado directamente a él, es posible que se produzcan algunos rebotes de tensión entre ellos. ¿Podría provocar una intensificación de las emisiones electromagnéticas?

4. Por fin: El uso de transformadores/coquillas para bloquear las corrientes de modo común es muy común en las guías de diseño de la capa física de Ethernet, pero ¿no es tan común en las guías de diseño de la capa física de USB? ¿Puedo utilizar la misma metodología de filtrado/aislamiento para la conexión USB? ¿Sería una buena opción?

Gracias de antemano.

Answer 1

Sin embargo, tengo la siguiente duda al respecto: Si las corrientes de modo común corrientes de modo común circulan por la pantalla y el plano GND del sistema no está conectado directamente a él, tal vez haya algún rebote de tensión entre estos. ¿Podría conducir a la intensificación de la electromagnética electromagnéticas?

Un cordón de ferrita no aísla la alta tensión como sugiere la pregunta, sino que bloquea la alta frecuencia. En un evento ESD puede bloquear voltajes de alta frecuencia de corta duración, pero sólo puede filtrar y habrá corriente fluyendo a través de la ferrita. La ferrita no tendrá "rebote" tanto como un inductor regular porque el material ferroso tiene histéresis y pérdida y no forma y punto RLC Q como lo haría un inductor regular.

El uso de transformadores/coquillas para bloquear las corrientes de modo común es muy común en las guías de diseño de la capa física de Ethernet, pero no es tan común en las guías de diseño de la capa física de USB? ¿Puedo utilizar la misma metodología de filtrado/aislamiento para la conexión USB? ¿Sería una buena elección?

Los estranguladores se pueden utilizar para el USB, pero son generalmente no se recomienda por las razones expuestas en el enlace. Nunca he encontrado un buen uso para ellos. Si hay ruido que necesita ser filtrado, entonces use uno (como el ruido de RF). Por lo tanto, no use un estrangulador de modo común a menos que haya una razón para hacerlo (tiene problemas con el ruido en su diagrama de ojo). Se pueden utilizar diodos TVS u otro tipo de filtrado para alejar las corrientes potenciales de la electrónica con USB. El blindaje también debe ser atado a puntos apropiados (como la tierra del chasis) para derivar las corrientes ESD lejos de la electrónica.