Conexión a tierra de dos placas conectadas a un backplane

Tengo un diseño que consta de un plano posterior y dos placas montadas en este a través de algunos encabezados. El backplane proporciona 5 V y tierra comunes a ambas placas y también tiene un plano de tierra sólido. Entre las dos placas hay dos buses SPI que funcionan a ~25 MHz donde la conexión va desde una placa -> hacia abajo en el backplane -> hasta la otra placa.

Aquí hay una ilustración simple de la configuración:

Una ilustración simple de la configuración.

Mi pregunta es cómo debo manejar la conexión a tierra entre las placas en el conector de datos. Las alternativas que se me han ocurrido son:

  1. Conecte el gnd en ambos conectores de datos al plano de tierra común en el backplane
  2. Solo conecte gnd en el conector de datos 1 a gnd en el conector de datos 2 y no se conecte al plano de tierra
  3. No use una conexión gnd para el conector de datos

Respuestas (1)

Esta no es una gran situación porque en cualquiera de estos tres casos habrá un problema potencial:

  1. Bucle de tierra. Si hay alguna diferencia entre la conexión a tierra de una tarjeta a la otra en el backplane (resistencia del conector, resistencia de seguimiento, especialmente con una gran corriente estática o dinámica), obtendrá un flujo de corriente a través de las conexiones a tierra del conector de datos.

  2. Forzar la ruta de tierra a través del backplane. Esta es una buena manera de inducir la emisión magnética porque se basa en el área del bucle.

  3. Mismo problema que 2, pero con menos inmunidad al ruido externo.

Cualquiera de estos podría funcionar bien, especialmente si no tiene que pasar una prueba de cumplimiento (es decir, un equipo de prueba único) y no necesita preocuparse demasiado por las emisiones en su configuración.

Una posible alternativa sería pasar la energía y los datos a la PCB n.° 2 a través de la PCB n.° 1. Esto tendría el beneficio de reducir las áreas de bucle y mantener bajos los potenciales.

Otra alternativa sería aislar la señal SPI con un optoacoplador de clasificación adecuada, pero eso es bastante extremo.

Finalmente, podría convertirlo en un par diferencial, lo que tendría el beneficio de reducir la corriente dinámica que se transfiere. Esto haría que la opción 2 fuera más razonable.

Tenga en cuenta que la conexión a tierra y EMI/EMC es un tema complejo, y una solución final dependerá mucho de los gabinetes, el enrutamiento de cables, la derivación y otros factores.

¡Buena suerte!

¡Gracias por la respuesta! Tenía mis sospechas de que ninguna de las soluciones era óptima y tus explicaciones tienen sentido. Había pensado en convertir el SPI a diferencial como mencionaste y creo que esta es la forma en que lo haré. Una de las placas tiene un FPGA, por lo que el diferencial debería funcionar bien con algunos controladores y receptores adicionales en la otra placa.
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