在为高速信号线选择TVS二极管(ESD保护二极管)时,应考虑哪些因素?

您需考虑电路未暴露在静电和其它过压下的正常工作状态(在此种状态下,TVS二极管为关断状态)。

TVS 二极管的简化等效电路
图1.TVS 二极管的简化等效电路

TVS二极管的简化等效电路如下所示。当TVS二极管关断时,TVS二极管通过结电容的作用与电容器作用相同。此电容称为总电容CT。由于此电容位于信号线(数据通路)与GND之间,因此高速信号的信号完整性会下降。为保持信号完整性,必须选择具有足够总电容CT的TVS二极管。

以下举例说明了在高速信号线上对TVS二极管进行评估的情况。
当使用电容为5.0pF的 TVS 二极管传输20Gbps的信号时,信号波形会呈现眼图*闭合,导致信号完整性下降(图3,右)。相比之下,使用我们设计的低电容TV 二极管时,眼图保持开放,从而实现无信号衰减的传输(图3,中)。因此,对于高速信号输入,在选择TVS二极管时,仔细考虑电容值至关重要。
*眼图:通过叠加多个数字信号波形生成的可视化图示,可直观展示信号的时序和电压特性。它通常用于验证高速信号是否传输正确。

TVS二极管在差分信号线(如:USB3.1的Rx和Tx线)上的布线示例
图2.TVS二极管在差分信号线(如:USB3.1的Rx和Tx线)上的布线示例
图3.差分信号线上的眼图数据示例(如:USB3.1的Rx和Tx线)
图3.差分信号线上的眼图数据示例(如:USB3.1的Rx和Tx线)
选择TVS二极管时的参考图
图4. 总电容与信号频率的关系

在选择TVS二极管时,请参考下图。

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常见问题(FAQ)

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