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靜電放電保護(hù)時(shí)怎樣維持USB信號(hào)完整性

作者: 時(shí)間:2011-11-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)480Mbps。手機(jī)、MP3播放器和其它電子產(chǎn)品中,通用串行總線()已經(jīng)成為一項(xiàng)流行特性。使得數(shù)據(jù)在不同電子設(shè)備之間的傳輸更快更方便,對(duì)于那些使用USB2.0端口的產(chǎn)品而言尤為如此。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/166018.htm

隨著常見文件的大小持續(xù)增加,高數(shù)據(jù)率也變得越來越重要。在這種等級(jí)的數(shù)據(jù)率,為數(shù)據(jù)線路增加任何電容都可能造成波形失真,導(dǎo)致數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嗪?或故障。這就對(duì)USB2.0接口上使用的(ESD)器件提出了更高的要求。ESD器件在正常數(shù)據(jù)傳輸期間必須對(duì)保持透明狀態(tài),而在系統(tǒng)級(jí)ESD兼容性測(cè)試或應(yīng)用現(xiàn)場中遭受實(shí)際ESD事件時(shí),必須使受對(duì)象免受損傷或干擾。如今,設(shè)計(jì)人員面對(duì)著需要找到合適的ESD保護(hù)解決方案,既能保護(hù)敏感線路,又不增加會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量降低的電容的挑戰(zhàn)。

USB2.0眼圖

可以使用眼圖來評(píng)估增加電容對(duì)帶寬和信號(hào)質(zhì)量的影響。眼圖提供最低及最高電壓電平以及信號(hào)抖動(dòng)的數(shù)字信號(hào)。眼圖將能夠暴露出USB數(shù)據(jù)傳輸方面的任何問題。

通過在示波器的垂直軸對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行反復(fù)采樣、同時(shí)采用相應(yīng)數(shù)據(jù)率對(duì)水平時(shí)間掃描進(jìn)行觸發(fā)來生成眼圖。所獲得的圖形看上去象眼睛,如圖1所示。“眼睛”越大,數(shù)據(jù)越高。通常采用模板(mask)來對(duì)可接受的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行定義。這模板由“眼睛”中間的六角形和“眼睛”上、下的矩陣組成。如果測(cè)得的信號(hào)跡線穿越模板的邊線,那么信號(hào)質(zhì)量就不可接受。USB2.0信號(hào)模板規(guī)范由USB應(yīng)用者論壇(USBIF,www.usb.org)提供,可參見USB2.0版規(guī)范第7.1.2.2章節(jié)。圖1中顯示了帶有詳細(xì)臨界點(diǎn)的眼圖。


圖1、USB2.0眼圖

不同電容范圍保護(hù)器件的眼圖評(píng)估。我們采用480Mbps數(shù)據(jù)率的USB2.0信號(hào),測(cè)量了具有不同電容范圍的三種不同保護(hù)器件的眼圖,并將其與USB2.0模板進(jìn)行比較。我們還評(píng)估了不帶保護(hù)器件的電路板,用于比較和參考。通過將不同保護(hù)器件的眼圖與沒有保護(hù)器件的眼圖進(jìn)行比較,可以展現(xiàn)出由保護(hù)器件導(dǎo)致的信號(hào)衰減程度。需要說明的是,本文僅考慮ESD保護(hù)二極管的電容量及其對(duì)USB2.0高速信號(hào)的影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,線路上的其它元器件或電路板本身也可能會(huì)增加電容。


圖2、沒有保護(hù)器件所測(cè)得的眼圖

圖2顯示的是沒有保護(hù)器件時(shí)的測(cè)試信號(hào)。這代表了沒有信號(hào)衰減的純粹USB2.0高速信號(hào),因?yàn)榫€路上沒有另外增加電容。


圖3顯示的是增加了0.5pF電容ESD保護(hù)器件(安森美半導(dǎo)體超低電容ESD器件ESD9L5.0ST5G)的USB2.0高速信號(hào)眼圖。

這眼圖反映出信號(hào)沒有重要變化或區(qū)別。這0.5pF電容ESD器件由于電容值是如此之低,對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的負(fù)作用可以忽略不
計(jì)。這就為設(shè)計(jì)人員提供了極佳的ESD保護(hù)選擇,具有最高的靈活性,將電容預(yù)算留給增加其它元件。


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