Диоды защиты от ESD для высокоскоростных сигнальных интерфейсов

Введение

Это Application note касается выбора подходящих диодов для высокоскоростных сигнальных интерфейсов. Одна из основных отраслевых тенденций - уменьшение размера чипов и повышение скорости передачи данных, снижает устойчивость микросхемы к любым импульсным скачкам напряжения. Поэтому диоды защиты от электростатического разряда (ESD) играют более важную роль, чем раньше. Кроме того, разработчики полагаются не на внутренние возможности полупроводниковых компонентов, а на внешнюю защиту, добавленную для устранения риска любых переходных процессов напряжения.

Постановка задачи

Проблема здесь заключается в использовании внешних ограничителей переходного напряжения (TVS) с более  низким  напряжением ограничения для  защиты  чувствительного набора  микросхем  с  целью снижения напряжения ограничения; это также приведет к более высокой паразитной емкости. Эти два электрических параметра - напряжение ограничения и паразитная емкость - обратно пропорциональны друг другу. При использовании для высокоскоростных сигналов или в высокочастотных приложениях важно быстрое время нарастания. Время нарастания пропорционально емкости, поэтому увеличение емкости замедляет время нарастания. Кроме того, необходимо, чтобы паразитная емкость была настолько низкой, чтобы не портить импульс сигнала.

Корреляцию этих характеристик можно объяснить с помощью упрощенной переходной характеристики в низкочастотной RC-сети.

Общее уравнение для низкочастотного RC можно описать следующим образом:

Это может быть решено следующим образом:

Теперь определите время нарастания tr от 10% до 90% выходного сигнала:

В низкочастотной RC-сети известно, что:

Следовательно, применяется следующее:

Так как частота высокоскоростных сигналов равна пропускной способности, емкость можно определить следующим образом:

Основываясь на приведенном выше уравнении, чтобы применить внешний диод защиты от ESD в высокоскоростном сигнале, требуется меньшая паразитная емкость. К счастью, приведенное выше уравнение может помочь выбрать подходящие ESD диоды.

Примечание

В настоящих рекомендациях описываются предложения по устройству и не должны рассматриваться как гарантированное и проверенное решение для какой-либо схемы. Никакие гарантии, явные или подразумеваемые, не даются в отношении мощности, производительности или пригодности любого устройства, схемы и т.д.