ESP32 GND pins

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
Användarvisningsbild
GeekJoan
Admin
Inlägg: 11467
Blev medlem: 26 maj 2003, 15:59:27
Ort: Solna

ESP32 GND pins

Inlägg av GeekJoan »

Håller på att bygga en display med en ny (för mig) ESP32.
Vad är praxis när en ESP'a har flera GND. Ska alla dessa kopplas ihop om man gör ett mönsterkort eller räcker det med att en är jord och så är de andra internt ihopkopplade?
Just nu är det denna jag håller på med.
ESP32-S3-DEV-KIT-N8R8.webp
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
E Kafeman
Inlägg: 3946
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av E Kafeman »

Om applikations-not ej anger annat är GND intill spänning in/utgång den vägen man ska hantera strömförsörjnings returströmmar. Ledaren på ditt kretskort ska vara bred och tjock nog för att hantera strömmen. Det är ofta också den jord man avkopplar inkommande spänning och evt regulator till på ditt moderkort.
Det ligger troligen en avkopplingskondensator mellan dessa pinnar på ESP-kortet och man vill inte få för stora jordloopar genom att låta kraftströmmen gå via andra jordpinnar.
Resterande jordpinnar är säkerligen relaterade till in/ut-data och är då signaljord, den väg som signalpinnar ska ges returström och ges ofta eget jordplan på ditt moderkort.

Rent allmänt så lämnar man inte gärna jordpinnar oanslutna. Finns det jordpinnar har designern bakom kretskortet ansett pinnarna befogade och det brukar gå att lista sej till funktion genom att se vilka typer av pinnar som finns intill. Om det är specifik strömförsörjningsutgång som ej används kan man evt undvika att köra den pinnen till signaljord då det kan ligga skräp på pinnen från t.ex. switchade spänningsomvandlare.
Vet man inte anledningen till att en jordpinne existerar, anslut överskotts jordpinnar till moderkortets jordplan.
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26955
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Starup (Haderslev), Danmark

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av Icecap »

Och man ska komma ihåg att stiftarna har en kontaktresistans - så många stift parallellt är bättre.

Och jag gissar på att det kan vara så att pinnar som 'blir över' pga. att det ska finnas X pinnar, de blir kopplat till GND, något jag oftast gör.
Användarvisningsbild
Klas-Kenny
Inlägg: 12130
Blev medlem: 17 maj 2010, 19:06:14
Ort: Växjö/Alvesta

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av Klas-Kenny »

E Kafeman skrev: 5 juni 2026, 00:20:49 Rent allmänt så lämnar man inte gärna jordpinnar oanslutna. Finns det jordpinnar har designern bakom kretskortet ansett pinnarna befogade och det brukar gå att lista sej till funktion genom att se vilka typer av pinnar som finns intill. Om det är specifik strömförsörjningsutgång som ej används kan man evt undvika att köra den pinnen till signaljord då det kan ligga skräp på pinnen från t.ex. switchade spänningsomvandlare.
Vet man inte anledningen till att en jordpinne existerar, anslut överskotts jordpinnar till moderkortets jordplan.
Just för den här typen av modul som är till stor del avsedd för hobbyprojekt har förvisso en lite annan vinkling också. Det kan vara så enkelt att man kastar på några extra jordanslutningar för att underlätta inkoppling av saker och ting när hobbyister bygger med luftledning.
Du kan koppla en lysdiod+motstånd direkt mellan två pinnar på modulen, typ.



Men oavsett så hade jag om jag designade ett bärarkort för en sån modul, anslutit alla jordpinnar precis som Kafeman säger.
Det kostar knappast något, och lär inte ge några nackdelar. Förmodligen så kommer det i de flesta fall fungera med bara en jordpinne ansluten, men varför inte bygga så robust som möjligt.
Användarvisningsbild
AndLi
Inlägg: 19151
Blev medlem: 11 februari 2004, 18:17:59
Ort: Knivsta
Kontakt:

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av AndLi »

Bärarkort anslut alla, labbruska anslut de som behövs, skulle j jag säga är min approach.

Sen finns det ju alltid specialfall...
Användarvisningsbild
FormerMazda
Inlägg: 6710
Blev medlem: 27 februari 2006, 14:59:36
Ort: Asby (Östergötland)

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av FormerMazda »

Ohm-mäter jag på en ESP-32 modul jag har här, som ser nästan ut som den ovan, så är det internt kontakt mellan alla GND utom den som är under 5V.

Varför vet jag inte exakt..
hawkan
Inlägg: 4044
Blev medlem: 14 augusti 2011, 10:27:40

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av hawkan »

I usb-fallet så fås allt från usb-kontakten och gnd behövs bara för att sluta sensor/enhetskretsar.
Ska man göra ett kort med 5V anslutning så anslut alla strömförsörjningspinnar, det kostar "inget".
Användarvisningsbild
CPMS
Inlägg: 1811
Blev medlem: 6 december 2010, 20:34:36
Ort: Långsele, Västernorrland

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av CPMS »

Själva ESP32 kretsen har ju bara en GND och drivs med 3,3V så då har dom nog separerat ESP32:ans GND och utvecklingskortets USB GND som ligger på 5V sidan av den interna strömförsörjningen som drivs av USB.

Skulle jag tro. :)
Användarvisningsbild
GeekJoan
Admin
Inlägg: 11467
Blev medlem: 26 maj 2003, 15:59:27
Ort: Solna

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av GeekJoan »

OK, jag har faktiskt inte mätt på det här kortet, men om 5V och GND bredvid är separata så ska man nog i alla fall ha med någon av de andra GND.

Annan fråga. Om man kopplar in 5V med extern power, bör man dra ur den när man kopplar in USB?
Skogen
Inlägg: 1002
Blev medlem: 5 januari 2013, 22:50:34
Ort: Alingsås

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av Skogen »

Jag kopplar i alla fall inte ur extern power när jag sätter i usb-kabeln för att uppdatera programmet.
Användarvisningsbild
FormerMazda
Inlägg: 6710
Blev medlem: 27 februari 2006, 14:59:36
Ort: Asby (Östergötland)

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av FormerMazda »

Det är inget jag tagit som praxis att göra.
Om nåt har jag nog matat med extra 5V ibland när det lastats lite för hårt över USB.
E Kafeman
Inlägg: 3946
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av E Kafeman »

Strömförsörjningens jord är inget man kopplar samman valfria jordpinnar till och det är inte lämpligt att bunta samman alla jordpinnar för det ändamålet. Det är nybörjarmisstag och ska ALDRIG fästas på text som någon okunnig rekommendation då det är egna okunskapen man sprider till andra som om det vore sant.
Bunta samman jordpinnar på detta viset från ett dotterkort ledar ALLTID till en försämrad EMI-situation.

Det är en sak att något brukar fungera ändå och man har kanske inga kritiska funktionskrav, inga kritiska prestandakrav för brus/störningar mm eller behöver klara några EMi-krav och önskade grundfunktion fungerar nöjaktigt.

Det är som att ha ojämn och okontrollerad samt vek bromsverkan på en bil. Det går oftast bra ändå att köra till affären och köpa mjölk.
Ojämn vek bromsverkan är inte något som någonsin ska rekommenderas.
Det är vad som uppstår om man sprider samma jordström via flera pinnar: sämre fungerande vek och ojämn jordning. Finns inga undantag denna från detta!


Nu är detta som nämnt PCB för enkla hobbybruk men även här är det elektrisk renlighet att inte låta strämförsörjning gå in i ena änden av kretskortet samtidigt som man låter dess retursström gå över jordpinne i andra änden av kretskortet. ESP32-kortet har med stor sannolikhet en stabilserande kondensator mellan Vcc och en mycket näraliggande Gnd för att se till att spänningmatning är skräpfri och stabil i bägge riktningarna.
Splittar man då bort jordströmmen för maatningsströmmen på andra jordpinnar på helt annan plats så tappar avkopplingen mycket av sin funktion och helt nya störningsproblem uppstår för andra delar, såsom GPIO-funktiiooner.
Nu är detta hobbyggrejor utan krav på att signalpinnars ska vara fria från strömbrus orsakad av processorns strömförbrukning, digitala ttransienter på analoga signbaler eller andra EMI-problem och moderkortets jordplan kanske är mer ett luftbygge på experimentplatta. Då blir enda egentligt fungerande jordplanet det jordplan som finns på ESP-kortet. På det kortet har man redan tänkt på just detta sättet vad gäller jordstrrömmar om det inte är allt för förenklad design.
För att det inte ska bli allt för tokigt ger tillverkaen av ESP32, Espressif, ut gratis PCB-layouter med massor av designunderlättande råd för hur t.ex. man ska hålla strömslignorna små och hur de oliga jordstrukturerna ska hantera och just vad gäll delar som hanterar lite högre strämmar ges rekommendationer om minsta ledarbredd, val av avkopplings placering och storlek på kondensatorer.

Det finns ytterligare ett antal jordplan som inte syns. De finns internt i ESP32-kretsen. Där är man noga med att just hålla jordlooparna så korta som möjligt. Den ström som går via en pinne går i retur via en näraliggande jord. Man drar inte strömmen diagonalt över processorn.
Men har även lagt in övervakning så att externa glitchar pga t.ex. dålig yttre avkoppling inte ska nå de tre interna del-processorerna. Om t.ex. en yttre transient kortare än 3nS detekteras på x-tal inpinne så stänger man av hela den kretsen internt. Dippar spänningen på någon av de tre viktigare spänningsmatningarna pga t.ex dålig jord för avkopplingen signalerar man brownout och stänger ner hela kretsen.

Espressif som producerar chippet ger just dessa rekommendationerna att man ska hålla jordloopar korta och undvika att returströmmar från olika delar leds samma väg. En av de metoderna som man gör det på kallas för stjärnjordning.
Add a 10 µF capacitor before the power trace enters the chip. You can also add a 0.1 µF or 1 µF capacitor in parallel. After that, the power trace can branch out in a star-shaped layout to reduce coupling between different power pins.
https://docs.espressif.com/projects/esp ... esign.html

Starshaped i texten ovan, stjärnkoppling av de olika jordfunktionerna är ett välkänt begrepp om man designar kretsar som kräver bra fungerande jord ur många aspekter som sorterar under EMI.

Vad är då stjärnkoppling av jord i praktiken? Sådan jord finns i flera nivåer. Det finns antal olika jordplan inuti ESP-chippet som är stjärnkopplade. På dess PCB ska finnas samma sak om man PCB-designern följt Espressifs rekommendationer och exempel.

Exempel på Arduino stjärnkoppling på lite mer systemnivå för att undvika att de olika jordsignalerna stör varandra:
star.png
Det blir alltid en viss impedans-förlust utefter en jordväg varför det uppstår ett ripple i dess spänning. Det ripplet sprids till andra delar och orsakar störningar i den övre delen av bilden. I den nedre bilden har stjärnformade gemensamma kopplingspunkten en enda referens på jordens spänning.

En viktig del i hur detta fungera har att gör med strömmens totala loop-area. Ju större looparea, ju mer av signalen kommer på avvägar och mer störningar kan tas emot på egna nyttosignalen.
Looparea är hela strömslingans väg som målats röd i bilden nedan:
pcbloop2.png
Praktiskt så vet många att exempelvis tvantennens koaxkabel har en jord som ska anslutas nära samma punkt på TV-mottagaren som centerpinnen ansluts för att skapa så liten jordloop som möjligt, för att maximalt av signalen ska nå fram uoch undvika tillföra signaler på jorden som inte är nytttosignal. Loopens storlek är arean som bildas för den totala strömslingan.

Samma gäller t.ex. mikrofon kopplad via kabel till förstärkare. Ges den returjord via annan väg än samma väg som mikrofonsignalen kopplas in i förstärkaren blir det oönskade störningar.

Antag att mikrofonen är korrekt kopplad via kabel med signaljordad skärm. Om mikrofonens hölje också är jordat.

Då kan det hända att man råkar ge mikrofonen kontakt även via höljet till förstärkarens jordade ytterhölje. Då får man som med ESP32-kortet möjligheten till flera jordvägar av mikrifonsignalen men extra jordvägen via förstärkaren hölje blir en större loopaarea vilket kan leda till hörbara störningar då dirktkontakt med chassit erbjuder signalväg med lägre impedans än via mikrofonkabelns skärm.

Konceptet är rätt enkelt. Håll looparean liten för varje typ av signal. Ofta separerar jorden i kategorier som analog, digital, kraft , RF och chassi-jord kring en IC. Samam återfinns i audioförstärkare där småpsignals jord och kraftjord endast sammankopplas i en enda punkt för stjärnjordning.

I detta fallet med ESP32-kort ligger med all säkerhet avkoppling mellan Vcc och en specifik jord. Det blir då fel att jorda Vcc via en annan jordpinne.
Konceptet är fortfarande mycket detsamma, liten looparea för strömmen. Det gäller även för den strömslinga som ges av korrekt jord för avkopplingen, vilket visas i nedan bild.
rRCDN.png
Stjärnjordning är ett förenklat tänkesätt som inte alltid fungerar i verkligheten på PCB-nivå som enda tänkesätt. I många fall tillgrips andra jord och skärm koncept såsom guardrails för att separera signaler från andra störningar och signaler, både ledningsbundet och närfält induktivt kopplat och verkligheten begränsar hur många och stora och vältäckande jordplanen kan göras. Även skärmburkar som används på många ESP32-koncept är en form av förstärkt rf-jordplan så att inte signaler ska hitta ut via fel pinnar eler att strömloopar ska bli så stora att det blir oönskad utrstrålning till omgivningen.



Kommentar om USB: Om en dator är ojordat nätansluten så kan det ligga avsevärda spänningsnivåer på dess jord.
Om ESP-krets som man avser programmera har en egen strömförsörjning, ofta flytande från den jord PCn är ansluten till skulle det rätt lätt kunna döda USB-interface vid sammankopplingen. Det kan ibland bli så stora spänningsskillnader att det kliar i fingrarna som håller i resp enhet innan sammankoppling.
Därför är det jord/skärm i USB-kontakten som kontakterar först vid sammankopplingsögonblicket, innan några signalpinnar förmår att chocka varandra. Sammankopplingen av jord ger sedan signalpinnar från de bägge enheterna mer rimliga spänningsnivåer.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
rvl
Inlägg: 7318
Blev medlem: 5 april 2016, 14:58:53
Ort: Helsingfors

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av rvl »

Kolla schema för att vara säker, men det brukar finnas innbyggda dioder så att dubbelmatning inte blir nåt problem så att matningarna skulle mata varandra.
hawkan
Inlägg: 4044
Blev medlem: 14 augusti 2011, 10:27:40

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av hawkan »

Användarvisningsbild
GeekJoan
Admin
Inlägg: 11467
Blev medlem: 26 maj 2003, 15:59:27
Ort: Solna

Re: ESP32 GND pins

Inlägg av GeekJoan »

OK, om alla jord är samma stora jordplan så lär det inte spela så stor roll.
Just nu är alla dragna till en och samma jord.
egetkretskort.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Skriv svar