HDMI、USB 2.0等高速端口的ESD保護(一)

在高速數據率下，低電容ESD保護對于保持USB2.0、IEEE 1394以及ITV操作中使用的DVI和HDMI協議的數據完整性非常關鍵。為實現良好的ESD保護，應該選用具有什么特性的保護器件呢？布局布線又有什么特殊要求呢？本文給出詳細分析。 在高速數據率下，低電容ESD保護對于保持USB 2.0、IEEE 1394以及ITV操作中使用的DVI和HDMI協議的數據完整性是很關鍵的。 全世界有數百萬的家庭都已經在通過衛星電視、有線電視以及陸地廣播享用互動式電視(ITV)服務 。借助于計算機技術，ATSCACAP協議正在通過數據廣播(PC下載) 以及實時互動應用服務成為富有生命力的廣播服務。通過將計算機裝入電視機并為數字式機頂盒增加游戲、運動、互動廣告、電子信箱和因特網接入功能，ITV正在成為電視 和家庭娛樂的一道風景線。 隨著這些行業的匯聚聯合，制造商必須對設備需求作出響應，以便容納更高的數據率以及符合當前和擬議中的通信需求。另外，保護昂貴的設備不會受到因用戶錯誤操作、環境危害或電源變化所引起的致命的損壞也是一項關鍵的設計課題。 USB2.0、IEEE 1394、ITV應用和操作中使用的數字式可視接口(DVI)和高清晰度多媒體接口(HDMI)協議允許高速數據傳輸率，并可以支持即插即用熱插拔安裝和操作。但這些外部端口很容易受到來自工作環境和周邊設備的破壞性的 ESD 脈沖的傷害。ESD抑制器件除了保護數據傳輸線路之外，必須保持其信號的完整性。 通常，USB 2.0支持480Mbps(bits per second)的數據傳輸；DVI和HDMI協議更是分別支持高達 8Gbps和5Gbps的數據傳輸帶寬。在 USB2.0、DVI和HDMI的高速數據率下，傳統保護裝置的寄生電容可能破壞信號的完整性或令其失真。失真表現為由較慢的上升和下降時間所致的高態/低態瞬變的前沿和后沿被修圓。上升和下降時間較慢會給系統帶來一些問題，其中最重要的是時序問題。電路在特定的時間需要穩定的“高”態和“低”態。隨著各狀態之間過渡時間的增加，電路有可能檢測到不完整的過渡期，從而將數據誤差引入系統。附表1是不同寄生電容ESD抑制器件對數據上升沿時間(10%至90%高電平)所造成的影響比較。 本文引用地址：http://www.104case.com/article/201612/328891.htm傳輸速率為12Mbps時，其保持電平的時間要長得多(80ns)。在此數據傳輸率條件下，1OpF或更小的電容值將使得數據通過時的失真最小。當傳輸速率提高到480Mbps時，信號具有短得多的電平保持時間(2.0ns)。此時1OpF電容的ESD抑制器件已經引起波形失真：它減少了電平保持時間并使前沿和后沿的形狀大為改變。而660pF電容的ESD抑制器件則造成了相當大的失真，以致于波形甚至無法達到信號工作電壓。圖1顯示了不同ESD抑制器件對480Mbps數據波形的影響。 這些數據揭示了在進行超高速系統的數據傳輸線路保護時ESD抑制器的電容特性的重要性。 本文的第二部分將討論什么樣的解決方案可以滿足高速接口的ESD保護需要。敬請關注。