兼顾esd静电保护器的电容和布局因素的超高速数据传输线路保护电路设计师在设计实用而可靠的产品过程中面临着许多静电放电(ESD)问题。不仅如此,电子产品市场向更高数据吞吐量和信号速度发展的趋势更使这本已复杂的问题雪上加霜。ESD静电保护基本上分为两类:即在制造过程中的保护以及在“现实”环境中的保护。
除了保护数据传输线路之外,esd静电保护器件必须保持其信号的完整性。把ESD静电保护器设置得距其保护的线路过远有可能降低其有效性。电路板迹线(Board Trace)电感会在芯片上引起额外的电压,即“过冲”。为避免发生这一现象,应尽量把ESD静电保护器安放得靠近受保护线路。底线是ESD“解决方案”的选择不再像选择一个额定参数与电路工作电压相符的抑制器那么简单。目前,一种比较有效的解决方案是把电路板的布局以及ESD静电抑制器件的非抑制电特性考虑在内。在深入研究ESD保护的详细内容之前,回顾一下它的基本知识将有所帮助。
当把电子产品从制造环境中挪到实际日常应用中将产生很大问题。由最终用户生成并引入电子装置的ESD比在受控制造环境中发现的ESD要严重得多。这就意味着一个能在制造过程中实现高成品率的设计有可能在现场使用时产生较大的损耗。因此,人们对ESD的关注焦点已经从芯片强化(Chip Hardening)向系统强化(System Hardening)转变。
ESD静电保护器:IC或ASIC即使经受住了制造过程的考验也不能保证就能通过用户“实际”使用的检验。目前,设计师有无数现成的ESD保护方案可以选择,包括隔离电路、滤波电路和抑制元件(如多层可变电阻、硅二极管和新推出的聚合物抑制器)。
虽然这些方法均能增强电子装置的抗ESD性能,但在选择过程中还需考虑一些固有特性。显而易见的特性包括外形尺寸、引出脚配置、焊点布局和漏电流。但是,随着人们对于电路提供更高的信息吞吐量的要求日益迫切,另一个特性变得非常重要,这就是电容。
电容和信号完整性:不管是过去还是现在,抑制器的固有封装电容都可被设计师所利用。在信号频率与任何的干扰频率(像EMI“噪声”和ESD瞬变)之间具有高隔离度的场合,电容还能够起到滤波的作用。本质上起着类似低通滤波器作用的抑制器为瞬变抑制提供箝位功能,并可对耦合到受保护数据传输线路中的干扰高频信号进行EMI滤波。