Erdung von zwei Platinen, die mit einer Backplane verbunden sind

Ich habe ein Design, das aus einer Backplane und zwei Platinen besteht, die über einige Header daran befestigt sind. Die Rückwand versorgt beide Platinen mit gemeinsamen 5 V und Masse und hat auch eine solide Erdungsebene. Zwischen den beiden Platinen laufen zwei SPI-Busse mit ~25 MHz, wo die Verbindung von einer Platine -> nach unten in die Backplane -> nach oben zur anderen Platine geht.

Hier ist eine einfache Illustration des Setups:

Eine einfache Illustration des Setups

Meine Frage ist, wie ich mit der Erdung zwischen den Platinen am Datenanschluss umgehen soll. Als Alternativen sind mir folgende eingefallen:

  1. Verbinden Sie den gnd in beiden Datenanschlüssen mit der gemeinsamen Masseebene auf der Backplane
  2. Verbinden Sie GND in Datenanschluss 1 nur mit GND in Datenanschluss 2 und nicht mit der Erdungsebene
  3. Verwenden Sie keine GND-Verbindung für den Datenanschluss

Antworten (1)

Dies ist keine großartige Situation, da in jedem dieser drei Fälle ein potenzielles Problem auftreten wird:

  1. Masseschleife. Wenn zwischen der Masse einer Karte und der anderen an der Backplane ein Unterschied besteht (Anschlusswiderstand, Leiterbahnwiderstand, insbesondere bei großem statischen oder dynamischen Strom), fließt Strom durch die Masse des Datenanschlusses.

  2. Erzwingen des Massepfads durch die Backplane. Dies ist eine gute Möglichkeit, eine magnetische Emission zu induzieren, da diese auf der Schleifenfläche basiert.

  3. Gleiches Problem wie 2, aber mit geringerer Immunität gegenüber externem Rauschen.

Jedes davon könnte gut funktionieren, insbesondere wenn Sie keinen Konformitätstest bestehen müssen (dh eine einmalige Testausrüstung) und sich nicht zu viele Gedanken über Emissionen in Ihrem Setup machen müssen.

Eine mögliche Alternative wäre, Strom und Daten über PCB #1 an PCB #2 weiterzuleiten. Dies hätte den Vorteil, Schleifenflächen zu reduzieren und Potentiale niedrig zu halten.

Eine andere Alternative wäre, das SPI-Signal mit einem geeignet bewerteten Optokoppler zu isolieren, aber das ist ziemlich extrem.

Schließlich könnten Sie es in ein Differenzpaar umwandeln, was den Vorteil hätte, dass der übertragene dynamische Strom reduziert wird. Dies würde Option 2 sinnvoller machen.

Denken Sie daran, dass Erdung und EMI/EMV ein komplexes Thema sind und eine endgültige Lösung stark von Gehäusen, Kabelführung, Umgehung und anderen Faktoren abhängt.

Viel Glück!

Danke für die Antwort! Ich hatte meinen Verdacht, dass keine der Lösungen optimal war und Ihre Erklärungen Sinn machen. Ich hatte darüber nachgedacht, den SPI in ein Differential umzuwandeln, wie Sie erwähnt haben, und denke, das ist der Weg, den ich gehen werde. Eines der Boards hat ein FPGA, daher sollte das Differential mit einigen zusätzlichen Treibern und Empfängern auf dem anderen Board gut funktionieren.
Erdung von zwei Platinen, die mit einer Backplane verbunden sind
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