¿Un conector con múltiples pines GND hace un bucle GND?

Question

Hay algunos estándares de cable que tienen múltiples pines GND en el conector propiamente dicho. Un buen ejemplo de esto es el conector SATA (tiene 3 de ellos).

En realidad, cada pin GND tiene una impedancia ligeramente diferente, debido a diversos factores: la calidad de la conexión, la calidad del cable, la edad del cable, etc.

¿No formarían estas impedancias desajustadas un bucle GND? ¿No sería mejor tener una sola clavija GND (de mayor calibre si se necesita más corriente)?

Y si es un bucle GND, ¿por qué los cables están cableados de esta manera?

Answer 1

Además del acoplamiento capacitivo mencionado por John D, hay acoplamiento inductivo en las velocidades de borde más altas. Lo ideal es que cada línea de señal tenga un retorno que discurra justo al lado; entonces la inductancia mutua hace que la corriente de retorno fluya por ese único cable de tierra, no por los demás. La línea de señal y su retorno a tierra están básicamente en el mismo lugar, con corrientes iguales y opuestas que se anulan mutuamente para no radiar ni aceptar interferencias. Incluso si se trata de un conector para una tarjeta y no de un cable, y si no puedes tener una clavija de tierra para cada clavija de señal, sigues queriendo distribuir las clavijas de tierra uniformemente para que la distancia de cualquier clavija de señal a una clavija de retorno de tierra sea lo más cercana posible. La cuestión de la inductancia mutua es similar en un plano de tierra en una placa de PC. Los llenos de tierra con una o más interrupciones no califican. Debe haber un plano de tierra continuo e ininterrumpido bajo la traza. La corriente de retorno no toma el camino más corto posible, sino que, debido a la inductancia mutua, la corriente de retorno viaja directamente por debajo de la traza, tomando la forma de la traza, ya que es lo que le resulta más fácil. Esto también produce la menor interferencia, y acepta menos.

Answer 2

En la práctica, la diferencia de impedancia no es suficiente para causar problemas. Múltiples conductores de menor diámetro mejoran la impedancia con respecto a un único conductor de mayor diámetro debido al efecto piel. Además, los conductores de tierra pueden servir de apantallamiento entre otros conductores que transporten señales rápidas y que, de lo contrario, podrían acoplarse capacitivamente a un conductor de señal adyacente.

Answer 3

Los tipos de bucles de masa que plantean problemas suelen ser aquellos en los que el área efectiva del bucle es lo suficientemente grande como para captar campos parásitos, y en los que las corrientes inducidas en el bucle en su conjunto pueden inducir a su vez corriente en los cables que discurren en paralelo por parte del mismo, o en los que dichas corrientes crean una diferencia de potencial no deseada entre distintos puntos del bucle. Ninguna de estas condiciones parece darse en este caso.

El campo magnético creado por cualquier corriente inducida se opondría al campo magnético que indujo esa corriente. Si algunos cables sólo fueran paralelos a los cables de tierra durante una parte de su longitud, sería posible que los campos magnéticos de la parte en la que no son paralelos se acoplaran a través de la zona en la que son paralelos, pero con cables que corren paralelos en toda su longitud eso no es un problema.

Del mismo modo, si la corriente inducida en uno de los hilos de tierra del cable intentara que el potencial de tierra del extremo A fuera superior al del extremo B, la corriente inducida en otro intentaría hacer lo contrario, anulando así el efecto.