对接口进行ESD保护的实现方案.doc

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1、对接口进行ESD保护的实现方案虽然片上ESD结构被用作极好的次要保护，但是它们通常对长期暴露在自由环境下的接口保护不足。　　“模拟域”部分将焦点放在IC、子系统和系统设计者面对的不断增长的电路设计挑战：接口ESD保护。沿着工业现有技术的轨迹，接口保护难度按两个趋势日益增加。首先，增加了处理速度和功能密度的需求，推动IC制造者进一步缩减MOS装置的最小尺寸。对给定的门绝缘体，设备原理上需要维持绝缘体厚度与横向尺寸成比例（参考文献1）。然而，较薄的绝缘体更容易受ESD的影响。　　其次，端口速度持续增加，特别是便携式多媒体设备的兴起。例如

2、，1996年发布的USB1.0提供12Mbps的接口。四年后，USB2.0达到480Mbps。今年Intel开发者论坛出现，但仍未发布的USB3.0，用平行光纤电缆替代铜连接器达到4.8Gbps的连接速度。IEEE802.3（以太网）和IEEE1394（火线）或多或少显示了趋势。　　传统上，包括ESD分流结构，带标准互连焊盘单元的IC保护内部电路，避免ESD冲击设备引脚。如果其结构连接严格的抗ESD处理程序，对制造商而言，片上ESD保护板装配的IC安全是必要的。虽然片上ESD结构被用做极好的次要保护，但是它们通常对长期暴露在自由环境

3、下的接口保护不足。　　这些结构不足的原因有两部分：它们太小到不能吸收接口常出现的瞬态大能量，远离接口入口点放置，防止邻近轨迹的耦合。一旦I/O线的片上ESD单元开始工作，瞬态电流沿走线增加，引起走线感应，产生相应瞬态电压，Ldi/dt。邻近I/O走线的互感导体满足超过其自身片上ESD单元容量的瞬态现象。这些邻近轨迹包括时钟、数据或其他非端口信号（参考文献2）。　　装配TVS（瞬态电压干扰抑制器）到与入口点尽可能近，通过瞬态电流进入产品前分流ESD到地，来减少问题。这样做，用最小的附加费用，充分地增加了产品的鲁棒性。“如果手指接近节点

4、，保护它”是一个好准则。尽管键帽是绝缘的，这个准则也应用到键区开关线。　　高速接口需要带特殊低旁路电容的TVS。检查销售商的产品线，特别是高速接口设备。如果不能找到设备的特定接口，与销售商明确提供的标准接口比较信号频率和源线特性。考虑TVS制造商的要求，确保理解特定设备的ESD源模型。例如，JEDECHBM（人体模型）通过1.5kΩresistor，使用100pF电容放电。测试模型的可重复性结果历史上就是关注区域（参考文献3）。IEC-61000-4-2标准的测试方法提升了可重复性，其源模型——150Ω后的150pF——使设计要求更

5、苛刻。　　英文原文：　　ProtectinginteRFacesfromESD　　Thoughon-chip-ESDstructuresserveasexcellentsecondaryprotection,theyareusuallyinsufficienttoprotectaninterfaceoveryearsofexposureinuncontrolledenvironments.　　ByJoshuaIsraelsohn,ContributingTechnicalEditor--EDN,12/3/2007　　Thisinst

6、allmentof“AnalogDomain”focusesononeofthegrowingcircuit-implementationchallengesthatconfrontsIC,subsystem,andsystemdesignersalike:interfaceESDprotection.Twotrendsmakeinterfaceprotectionincreasinglydifficultaswemovealongourindustry’scurrenttechnologytrajectory.First,incr

7、easingdemandsforprocessingspeedandfunctionaldensityhavepushedICfabricatorstoshrinkfurthertheminimumdimensionsofMOSdevices.Foragivengatedielectric,devicephysicsrequiremaintainingthedielectricthicknessinproportiontolateraldimensions(Reference1).Thinnerdielectrics,however

8、,aremoresusceptibletoESDoverstress.