最佳实践

首先（作为一个警察）个人，在设计中我总是通过一个 0R 电阻接地，以便可以改变决定。这几乎适用于任何屏蔽（以太网、USB 等）

可能出现的主要问题是当屏蔽层在任一端接地时，两端对于 0V 是什么不一致。这可能会导致电流在不应该流向的地方造成损坏（如果屏蔽路径为 0.2 欧姆，电压差为 1V，则 5A 流向不应该流向的地方）

您可能会想，为什么会发生这种情况？但是想想笔记本电脑通过 USB 连接到一个电源供电设备的情况。笔记本电脑可能仅使用电池（没有真正的接地参考），但设备连接到电源，因此可能具有真正的 0V 接地参考。

所以解决方案是只在一端连接，但在哪一端有一些协议。

通常，USB 主机将被期望提供电源，并且该设备通常完全由总线供电，并且与外部世界中的任何其他东西没有连接（想想 USB 记忆棒、WiFi 加密狗等）。通常，USB 主机应将屏蔽层接地（如果可能，接地）。这就是为什么通常希望主机侧将屏蔽连接到地或大地的原因。

来自人们和不同经历的许多相互矛盾的评论清楚地表明，假设始终坚持这一点是很不安全的，因此正如我首先提到的 - 添加选项以轻松更改它。

在这个情况下

在聊天中讨论了这个问题后，提出的解决方案有所不同。由于这是一个关于 ESD 的问题，所以它很混乱和复杂，涉及到设计的许多方面（电气、机械、系统）。所有人都可以看到聊天，但有一些重要的地方：

• 该数据记录器没有其他连接，除了与 PC/笔记本电脑的 USB 连接
• 数据记录器有一个金属底盘，与 PCB 板接地相连。
• 当 USB 屏蔽未直接连接到 PCB 板接地（例如通过 R||C 或 HiZ 连接）时，数据记录器会出现故障（丢失内存内容）。
• 在 ESD 测试中，USB 电缆未连接（或在另一端浮动）。
• OP 不是设计作者，并且为解决此问题而进行设计更改的范围非常有限。

我推测问题很可能与 PCB 布局有关。ESD 浪涌从屏蔽层开始，经过敏感的电子设备，最终到达机箱。通过用导线将屏蔽层直接连接到机箱，ESD 浪涌路径到达机箱而不靠近 PCB，从而避免了该问题。

在这种情况下，由于数据记录器与任何其他设备没有其他连接；潜在问题（双关语）不会发生。所以我建议将屏蔽连接到机箱。无论是通过电线还是对生产更友好的方法，连接器周围的 ESD 垫圈是一种海绵状导电材料，无需手动焊接即可实现连接，并且不会将机箱永久连接到电路板上。

在一个更理想的世界中，我会重新旋转电路板，使机箱与 PCB 板接地隔离，并将机箱连接到屏蔽层。这意味着 ESD 浪涌根本不可能到达敏感的电子设备。除非您为了好玩而戳 USB 连接器上的数据引脚 - 在这种情况下，数据线上的 ESD 二极管提供了通往机箱接地的路径，而不是 PCB 板接地。

良好的屏蔽仅仅意味着良好的屏蔽连续性。PC板通常甚至都没有出现-为了屏蔽连续性，您应该在精神上用绝缘体替换电路板。出于分析目的，用一块裸露的 FR4 替换电路板，没有铜，只有孔和环氧树脂用于固定连接器。当您这样做时，所有屏蔽电缆和外壳之间的屏蔽必须仍然是连续的。

这意味着连接器的金属（每个连接器！）和金属外壳之间必须有直接的电气连接，并且电缆屏蔽层和进入连接器的插头金属之间必须有直接的连接，等等连接必须以 360 度的方式完成，以围绕被保护的孔。您实际上是在尽可能地覆盖所有的孔/间隙。信号线穿过这些孔的事实是次要的:)

在电缆插头中，必须将屏蔽罩捕获在延伸形成插头屏蔽罩本身的笼子中，然后插头和连接器必须互操作以提供围绕圆周的多个接触点，以保持这种 360 度要求贯穿始终。

屏蔽连接中的任何类型的尾纤都会引入如此大的阻抗，以至于立即导致鉴定失败。如果您使用任何带有任何可见屏蔽尾纤的高频信号电缆 - 将它们丢弃，并改用好东西。这将使EMC 失败，并且很有可能使您的客户在他们的应用程序中失败，即使它以某种方式挤过。有信誉的经销商（我不是在谈论沃尔玛）出售的 HDMI 电缆中有辫子。您需要为您的应用实际验证电缆，包括拆卸（屠宰）任何包覆成型插头以检查其结构. 如果你不这样做，你最终会在失败的测试或“神秘的”客户投诉中付出代价，而你多年来因忽视这个基本的良好工程实践而积累的任何节省都会瞬间蒸发。

在设备插座中，通常使用 EMI 弹簧片或使用可直接固定在外壳上的铸造金属连接器来确保 360 度屏蔽连续性，同时确保插头外屏蔽层周围的良好 360 度接触。

无论您做什么，外部屏蔽都不是 PCB 的工作，因此任何此类分析都应该从忘记 PCB 甚至在那里开始。您在 PCB 本身上所做的任何事情都无法与连续外部屏蔽的性能相媲美。正如你所了解的，艰难的道路。

这也指出了一个常见的误解：机械和电气设计都是EMC 设计不可分割的一部分，因此也是整个设计过程不可分割的一部分，因为 EMC 不是某种“螺栓固定”而是真正的基础，并且真的是彼此形影不离。每当您设计任何电气产品时，都没有将其放入单独的“外壳”中。外壳是电气设计过程的一部分，其特性与电路板上的组件一样重要。

经常有改装的情况，比如你所面临的原始设计过程的不足之处，你永远不应该假设你得到的设备真的“运行良好”或“通过了测试”，因为你不知道它离失败有多近，有时容差叠加最终会为一个人带来巨大的优势. 为什么优势如此之大？因为这是一个谎言，一个众所周知的谎言浪费了数千个工程小时和数百万美元。您“通过”了测试，而您确实拥有一个边缘设备，一旦投入生产，它可能永远不会再次通过这些相同的测试。谎言就在其中。你的原型有一个巨大的优势。一次。现在没了。忘掉它。管理人员会向您介绍“此设备始终运行良好并通过了测试”，您必须“使其再次通过”。嗯嗯，亲爱的经理们。你无法赢得与自然的争论。糟糕的工程设计总是会在后端咬你一口，没有如果，没有但是。它永远不会“保持原样”。如果案件是问题的根源，你可以' 不要用你的意志来说服大自然，追溯起来，让我们不要再谈论这个案子了。如果外壳是问题，您必须接受并解决它 - 通常通过修改外壳，选择更好的连接器等。

您需要检查设计中的大电流路径，并且设计必须提供单独的屏蔽网，以避免 ESD 放电越过信号地，这将产生“地弹”并破坏功能。这不是一件容易的事。通过在信号地和屏蔽之间建立简单的牢固连接，您可能会遇到 EMI 问题并无法通过 EMI 认证。有关更多详细信息，您可能需要查看有关如何平衡 USB 屏蔽的两个相互矛盾的要求的主题。

考虑到您告诉我们的有关该设备的信息：

• 电池供电
• 未正常连接到 USB
• 测量期间不连接外部传感器或设备
• 除机箱和 USB 防护罩外，没有任何可触及的金属部件
  。

只需将机箱连接到 USB shield 并完成它。

先前的答案指出了环路电流的问题（电路中的两条不同的 GND 路径到电源），但由于您有浮动电池供电的设备，这不是问题。

如果您想进行实验，您可以尝试移除屏蔽层和 GND 之间的电阻/电容。您也可能想使用较小的 NP0 C0G ESD 电容器，100nF 电容器具有 X7R 电介质，不太适合此类任务。

GND 到屏蔽的连接显然很弱，并且不在 USB 连接器附近。因此，将屏蔽层短路到 GND 会使瞬态穿过您的 PCB，直到它碰到机箱标签。

我认为这里的问题是最初的设计者把 USB 屏蔽放在信号线下面。击穿 ESD 枪会使屏蔽“跳跃”，从而与附近的走线和组件电容耦合。现在信号和 VBUS 走线连接到 GND，因此它们受到保护。然而，当 GND 直接耦合时，这些走线会具有 CMC 和铁氧体 - 因此，这些走线可能会抑制这些电线中的瞬态，而 GND 瞬态继续有增无减。

注意这只是猜测。