HDMI、USB 2.0等高速端口的ESD保護(hù)(一)

在高速數(shù)據(jù)率下，低電容ESD保護(hù)對(duì)于保持USB2.0、IEEE 1394以及ITV操作中使用的DVI和HDMI協(xié)議的數(shù)據(jù)完整性非常關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)良好的ESD保護(hù)，應(yīng)該選用具有什么特性的保護(hù)器件呢？布局布線又有什么特殊要求呢？本文給出詳細(xì)分析。 在高速數(shù)據(jù)率下，低電容ESD保護(hù)對(duì)于保持USB 2.0、IEEE 1394以及ITV操作中使用的DVI和HDMI協(xié)議的數(shù)據(jù)完整性是很關(guān)鍵的。 全世界有數(shù)百萬的家庭都已經(jīng)在通過衛(wèi)星電視、有線電視以及陸地廣播享用互動(dòng)式電視(ITV)服務(wù) 。借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，ATSCACAP協(xié)議正在通過數(shù)據(jù)廣播(PC下載) 以及實(shí)時(shí)互動(dòng)應(yīng)用服務(wù)成為富有生命力的廣播服務(wù)。通過將計(jì)算機(jī)裝入電視機(jī)并為數(shù)字式機(jī)頂盒增加游戲、運(yùn)動(dòng)、互動(dòng)廣告、電子信箱和因特網(wǎng)接入功能，ITV正在成為電視 和家庭娛樂的一道風(fēng)景線。 隨著這些行業(yè)的匯聚聯(lián)合，制造商必須對(duì)設(shè)備需求作出響應(yīng)，以便容納更高的數(shù)據(jù)率以及符合當(dāng)前和擬議中的通信需求。另外，保護(hù)昂貴的設(shè)備不會(huì)受到因用戶錯(cuò)誤操作、環(huán)境危害或電源變化所引起的致命的損壞也是一項(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)課題。 USB2.0、IEEE 1394、ITV應(yīng)用和操作中使用的數(shù)字式可視接口(DVI)和高清晰度多媒體接口(HDMI)協(xié)議允許高速數(shù)據(jù)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(huán)境和周邊設(shè)備的破壞性的 ESD 脈沖的傷害。ESD抑制器件除了保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸線路之外，必須保持其信號(hào)的完整性。 通常，USB 2.0支持480Mbps(bits per second)的數(shù)據(jù)傳輸；DVI和HDMI協(xié)議更是分別支持高達(dá) 8Gbps和5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。在 USB2.0、DVI和HDMI的高速數(shù)據(jù)率下，傳統(tǒng)保護(hù)裝置的寄生電容可能破壞信號(hào)的完整性或令其失真。失真表現(xiàn)為由較慢的上升和下降時(shí)間所致的高態(tài)/低態(tài)瞬變的前沿和后沿被修圓。上升和下降時(shí)間較慢會(huì)給系統(tǒng)帶來一些問題，其中最重要的是時(shí)序問題。電路在特定的時(shí)間需要穩(wěn)定的“高”態(tài)和“低”態(tài)。隨著各狀態(tài)之間過渡時(shí)間的增加，電路有可能檢測(cè)到不完整的過渡期，從而將數(shù)據(jù)誤差引入系統(tǒng)。附表1是不同寄生電容ESD抑制器件對(duì)數(shù)據(jù)上升沿時(shí)間(10%至90%高電平)所造成的影響比較。 本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/328891.htm傳輸速率為12Mbps時(shí)，其保持電平的時(shí)間要長得多(80ns)。在此數(shù)據(jù)傳輸率條件下，1OpF或更小的電容值將使得數(shù)據(jù)通過時(shí)的失真最小。當(dāng)傳輸速率提高到480Mbps時(shí)，信號(hào)具有短得多的電平保持時(shí)間(2.0ns)。此時(shí)1OpF電容的ESD抑制器件已經(jīng)引起波形失真：它減少了電平保持時(shí)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(dāng)大的失真，以致于波形甚至無法達(dá)到信號(hào)工作電壓。圖1顯示了不同ESD抑制器件對(duì)480Mbps數(shù)據(jù)波形的影響。 這些數(shù)據(jù)揭示了在進(jìn)行超高速系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線路保護(hù)時(shí)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(hù)需要。敬請(qǐng)關(guān)注。