《電子技術(shù)應(yīng)用》
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HDMI的高速TMDS線路的ESD保護(hù)設(shè)計要點
摘要: HDMI的高速TMDS線路的ESD保護(hù)設(shè)計要點,為保護(hù)HDMI的高速TMDS線路,良好的ESD保護(hù)設(shè)計避不可少。由于HDMI1.3的速度快,而且越來越多的設(shè)備采用多個HDMI接口,所以對ESD保護(hù)方案提出了一些新要求。
關(guān)鍵詞: 接口IC ESD 高速 TMDS HDMI
Abstract:
Key words :

為保護(hù)HDMI高速TMDS線路,良好的ESD保護(hù)設(shè)計避不可少。由于HDMI 1.3的速度快,而且越來越多的設(shè)備采用多個HDMI接口,所以對ESD保護(hù)方案提出了一些新要求。首選,低電容ESD保護(hù)對于高速條件下保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性非常關(guān)鍵。其次,多個HDMI端口限制了器件和布線的空間選擇,同時還要考慮它們相互間的影響,這要求保護(hù)器件的封裝尺寸要小。最后,價格也是一個重要的考慮因素。

 

為滿足既能有效進(jìn)行ESD保護(hù),又不影響高速信號傳輸?shù)囊螅┛齐娮悠煜碌娜鹳╇娐繁Wo(hù)部門推出了PESD器件。該器件的電容極低、漏電流極小、ESD防護(hù)快速有效,而且價格低于低電容硅器件。因此,在高速數(shù)據(jù)傳輸條件下,PESD器件擁有更佳的保護(hù)應(yīng)用特性,已成功應(yīng)用于HDMI 1.3和USB2.0等多種高速接口電路。

 

為了實現(xiàn)良好的ESD保護(hù),ESD抑制器布局布線也非常有講究。簡單地講,應(yīng)把ESD抑制器直接放置在連接器的后面。ESD抑制器應(yīng)該是第一個遭遇ESD瞬變的板級元件。然后,在實際可行的情況下,任何需要保護(hù)的芯片均應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離ESD抑制器,以減輕IC所承受的ESD應(yīng)力。

 

PESD器件安裝位置的相對優(yōu)先級,按從高到低的順序排列如下:設(shè)置于作為系統(tǒng)屏蔽(機殼)中的入口的連接器的內(nèi)部;安放于電路板跡線與連接器插腳相互作用的位置;放置于電路板上緊挨在連接器后面的位置;位于可以高效耦合至I/O線路的性能穩(wěn)定且未受保護(hù)的傳輸線路;設(shè)置于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個串聯(lián)阻性元件之前;位于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個分支點之前;靠近IC。

 

另一個需要考慮的布局問題是PESD到被保護(hù)IC的距離,以及耦合電阻的選擇。PESD到被保護(hù)IC距離應(yīng)降至最小。需要保護(hù)的IC通常自身帶有ESD保護(hù),但這只屬于器件級的防護(hù),且一致性較差,需要PESD器件協(xié)助/耦合到設(shè)備/系統(tǒng)級的ESD防護(hù)。隨著與傳輸線路之間距離的增加,ESD抑制器越發(fā)與受其保護(hù)的信號線“隔離”開來。與電路板走線相關(guān)聯(lián)的電感,以及任何的封裝寄生電感都將在保護(hù)電路中加入阻抗,成為PESD電壓抑制器和IC間的耦合阻抗。因為IC芯片將要承受抑制器兩端和耦合阻抗兩端的電壓之和,所以理想的設(shè)計應(yīng)使PESD盡可能多承受應(yīng)力,同時保證兩級防護(hù)間沒有遺漏的“死角”。當(dāng)然,多個高頻信號通道的布線有其自己的要求,既要保證傳輸,又要避免相互影響。

 

最后,機殼(框架)的地應(yīng)是ESD基準(zhǔn),而不是信號(數(shù)字)地,其目的是把ESD從信號環(huán)境中屏蔽出去。使ESD TVS保護(hù)器件以機殼的地為基準(zhǔn),可免受那些不希望的噪聲效應(yīng)(如接地反跳)的影響,從而盡量保持“干凈”的信號(數(shù)據(jù))環(huán)境。

 

圖中展示了PESD器件對HDMI接口電路進(jìn)行保護(hù)的典型應(yīng)用圖。

 

 

 HDMI接口電路中典型的ESD保護(hù)設(shè)計原理圖。
HDMI接口電路中典型的ESD保護(hù)設(shè)計原理圖

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