USB 3.0 電路保護(hù)

　　現(xiàn)如今市場上有幾種不同的防靜電抑制技術(shù)，例如MLVs(多層陶瓷壓敏電阻)，聚合物ESD抑制器和半導(dǎo)體的ESD抑制技術(shù)。是否選擇了正確的保護(hù)將決定USB3.0端口是否可以承受ESD事故。

　　設(shè)計(jì)師們必須特別關(guān)注器件電容，鉗位電壓和動態(tài)電阻，因?yàn)檫@些參數(shù)對選擇最佳ESD保護(hù)至關(guān)重要。一些設(shè)備保護(hù)制造商設(shè)計(jì)出了有著最小寄生電容以提高信號的最大完整性的產(chǎn)品，同時(shí)有些產(chǎn)品的鉗位性能達(dá)到了最大化雖然代價(jià)是電容很高。

　　像TVS二極管和二極管陣列的半導(dǎo)體有著最低動態(tài)電阻，提供卓越的鉗位性能，并能保持非常低寄生封裝電容。圖5示出了硅的鉗位性能與MLV ESD保護(hù)技術(shù)的對比。正如可以看到的，以硅為基礎(chǔ)的解決方案的鉗位電壓更低。

　　USB 3.0的眼圖測試結(jié)果如圖9中所示，美國力特的TVS二極管陣列，通過結(jié)合低鉗位電壓和低電容ESD保護(hù)給USB 3.0應(yīng)用程序提供了最好的保護(hù)技術(shù)。

　　TVS二極管陣列比如美國力特的SP3012-06UTG型號等設(shè)備提供多通道ESD保護(hù)解決方案，USB 3.0保護(hù)的最佳選擇。美國力特的SPA® 設(shè)備的工作方式有兩種。首先，它們的二極管能吸收瞬態(tài)電流，瀉放電流;第二，能通過雪崩或齊納二極管來鉗制電壓電平。圖7顯示的是美國力特USB 3.0設(shè)備SP3012-06UTG型號的靜電保護(hù)解決方案。

　　它提供6行±12kV靜電保護(hù)，能夠確保保護(hù)單一3.5x1.35mm的包裝里的所有USB 3.0數(shù)據(jù)線。美國力特SP3012-06UTG免除了設(shè)計(jì)人員為使用多個(gè)ESD保護(hù)裝置而占用寶貴的電路板空間的擔(dān)心。此外，SP3012具有僅為0.4Ω的極低動態(tài)電阻，這為USB 3.0芯片組提供了同類產(chǎn)品中一流的鉗位性能和對過壓事件非常敏感的收發(fā)器芯片。

　　另外，如果設(shè)計(jì)人員希望實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備解決方案，推SP3012-04UTG和SP3003-02UTG，它們可用于保護(hù)那六行數(shù)據(jù)線(參見圖8)。SP3003保護(hù)傳統(tǒng)的D + / D-對，而SP3012則可以保護(hù)兩個(gè)極速差分對?！　?/p>

 

　　信號完整性

　　保持USB 3.0數(shù)據(jù)完整性是至關(guān)重要的，任何少量的附加電容都可以導(dǎo)致信號失真，并降低信號的可靠性。測試靜電抑制器的寄生電容對信號完整性的影響的方法之一是進(jìn)行眼圖測試。此測試需要對重復(fù)的數(shù)字信號進(jìn)行采樣，并在示波器上顯示所得到的眼孔圖樣。眼圖經(jīng)常被用來定義可接受的信號質(zhì)量和依從性。

　　圖9顯示了美國力特SP3012-06UTG用一個(gè)5Gbps的USB 3.0符合性測試圖案和掩模“通過”的眼狀圖。圖10顯示了該評估板的PCB布局。為了模擬一個(gè)真實(shí)的世界USB 3.0數(shù)據(jù)路徑，測試電路板是用90Ω差分信號對和USB3.0接口設(shè)計(jì)的。

　　由圖可以看出，信號一直在掩模邊界內(nèi)，而且眼圖寬度是保持不變的，這樣給設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)電容預(yù)算內(nèi)提供了很大的靈活性。