高频信号接口ESD防护电路设计
接口防护电路-网口20100504
1网口1.1网口网口按传输速率分为十兆、百兆、千兆网口，结合公司实际情况，目前使用最多的是百兆和千兆网口。
100BASE-TX 是 IEEE 802.3u 标准，是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。
它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。
在传输中使用4B/5B 编码方式，信号频率为125MHz。
符合EIA586 的5类布线标准和IBM 的SPT 1类布线标准。
使用同10BASE-T 相同的RJ-45 连接器。
它的最大网段长度为100 米。
它支持全双工的数据传输。
5类电缆的传输速度最小为0.57bt/m（bt 表示10ns），快速以太网规定网络接口PHY的延迟不能超过25bt，I类中继器的任意两个端口的延迟不能超过70bt，II 类中继器（所有端口都是100BASE-TX）的任意两个端口的延迟不能超过46bt。
根据以上计算，在保证能够完成冲突检测的前提下，5 类电缆布线的长度可以大于100 米。
但是在电缆安装的时候，必须符合EIA/TIA-568 标准，它描述了接线箱和网络节点之间的电缆长度。
这一段长度在以太网规范中定义为链段。
100BASE-TX 规范支持最大长度为100 米的链段。
就是说连接任意两个MDI的网线的长度不能大于100 米。
所以在100BASE-TX 中PHY 的设计只要保证最大长度100 米的应用。
1000BASE-TX 是IEEE802.3z标准，速率为1000Mbit/s（1Gbit/s），最大电缆长度为100米。
1000Base-TX是基于四对双绞线，但却是以两对线发送，两对线接收(类似于1 00Base-TX的一对线发送一对线接收)。
由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，同时其编码方式也相对简单。
这种技术对网络的接口要求比较低，不需要非常复杂的电路设计，降低了网络接口的成本。
但由于使用线缆的效率降低了(两对线收，两对线发)，要达到1000Mbps的传输速率，要求带宽就超过100MHz，也就是说在五类和超五类的系统中不能支持该类型的网络。
HDMI电路应用说明
HDMI电路应用说明
一、原理图设计
图1 TMDS通道ESD保护电路
肖特基二极管
图2 HDMI接头电路设计
图3 HDMI I2C电路图4 HDMI CEC、HOTPLUG电路
二、原理图注意事项
1.图1为TMDS通道的ESD保护电路，保护主芯片免受ESD破坏。
AZ1045-04F IC为ESD保护器件，可提供±15KV （air）、±10KV（contact）的ESD防护，此外还可提供3.5A（8/20us）的Lightning防护。
适用于HDMI1.3/1.4、USB3.0、USB
2.0（480Mb/s以上）、DVI等电路。
电路图及pin分布如下：
PCB layout如下：注意信号是成对连接，即将pin1与pin10连在一起，pin2与pin9相连，……。
每组差分信号需要包地，差分阻抗要求100欧姆（±15%）。
2.HDMI 5V输出（5V0_MOS）需要串联一个二极管，防倒灌。
二极管选肖特基二极管，压降要小于0.4V。
HDMI 接口输出5V耗电流50mA左右，电平要求大于4.5V。
3.HDMI I2C有上拉电路，选用BAV99做ESD防护，PCB layout时不要离HDMI DATA信号走线太近，至少保持3倍线宽距离。
三、PCB设计注意事项
将ESD防护器件尽量放置在需要保护的端口附近，到GND的连线尽可能短，所接GND的面积尽可能大。
手机ESD各种保护电路
*AC电源端口的线对地,试验电压为开路电压1KV;*AC电源端口的线对线,试验电压为开路0.5KV。
#在手机的测试和审核时主要是测试手机每个端口对ESD骚扰的防护能力。
四.瞬态电压抑制器{简称:TVS}的嵌位特性瞬态电压抑制器,英文:TransientV oltageSuppressor简称:TVS。
TVS的特性曲线中有”关断电压”[Vwm].雪崩电压{也称:起控电压}[Vbr]和嵌位电压[Vc],关断时TVS呈开路状态.选用TVS时”关断电压”要略大于电路的工作电压,当浪涌冲击电路时TVS 会进入”起控点”此时TVS产生”雪崩”其内阻开始变小,浪涌电流通过这个内阻开始分流直至达到”嵌位电压”将浪涌电流全部分流从而保护电路不受侵害。
TVS响应速度快[1ns].通流量大[数十安培].极间电容小[Pf].浪涌冲击后自行恢复,由于是多路组合的芯片.体积小,便于PCB板的有效接地利于电路板设计,是理想的防护器件。
①条件：Rg﹥Rs+Rload﹥RS②Voutput=V BR + Rs*Vg/Rg : (IEC61000-4-2的标准)1)Vg=8KV 2)Rg=330Ω 3)PSOT05的Rs=0.14Ω 4)PSOT05的V BR=6V③Voutput＝10V (PSOT05)五.手机电路的TVS应用1.SIM卡的CPU读卡电路的浪涌防护(1)ESD防护应用器件型号:SRV05-4 [SOT-23封装](2).器件特色:ESD 保护大于40KV(3).SRV05-4用来保护”电源”/复位/时钟/数据免受”静电放电”骚扰。
(4).工作特性:功率耐量[Ppp]:500W; 最大耐流量[Ipp]:43A; 关断电压[Vwm]:5V;起控电压[Vbr]:6V; 漏电流[Id]:小于5µA; 极间电容[C]:小于3.5Pf。
(5).浪涌防护的工作原理:1).Vcc直接通过TVS进行浪涌防护,当Vcc有浪涌骚扰时TVS会将其嵌位;2).时钟信号/数据信号分别接到由”高速控制二极管”组成的”桥式”检波电路的输入端,浪涌电压经检波后由TVS进行嵌位,从而保护了时钟/数据的正常工作;复位/编程的ESD保护是同样的原理;3).对于ESD骚扰无论是正还是负都必需流过”桥”的一个控制管和TVS,这两者是串联关系串联之和就是”极间电容”小于3.5Pf,因此避免了对信号的分流或造成畸变,漏电流小于5µA不会对功耗产生影响由于是一个完整的保护电路使用起来非常方便。
合理的PCB布线准则 ESD防护总结
合理的PCB 布线准则ESD 防护总结在PCB 设计中，由于采用了瞬态电压抑止器二极管来抑止因ESD 放电产生的直接电荷注入，因此PCB 设计中更重要的是克服放电电流产生的电磁干扰，本文主要讲解可以优化ESD 防护的PCB 设计准则。
电路环路电流通过感应进入到电路环路，这些环路是封闭的，并具有变化的磁通量。
电流的幅度与环的面积成正比。
较大的环路包含有较多的磁通量，因而在电路中感应出较强的电流。
因此，必须减少环路面积。
最常见的环路如如果不能采用多层电路板，那么用于电源线和接地的线必须连接成如当必须采用长于30 厘米的信号连接线时，可以采用保护线，如如长的信号线也可成为接收ESD 脉冲能量的天线，尽量使用较短信号线可以降低信号线作为接收ESD 电磁场天线的效率。
尽量将互连的器件放在相邻位置，以减少互连的印制线长度。
地电荷注入ESD 对地线层的直接放电可能损坏敏感电路。
在使用TVS 二极管的同时还要使用一个或多个高频旁路电容器，这些电容器放置在易损元件的电源和地之间。
旁路电容减少了电荷注入，保持了电源与接地端口的电压差。
TVS 使感应电流分流，保持TVS 钳位电压的电位差。
TVS 及电容器应放在距被保护的IC 尽可能近的位置(见连接器必须安装到PCB 上的铜铂层。
理想情况下，铜铂层必须与PCB 的接地层隔离，通过短线与焊盘连接。
PCB 设计的其它准则1. 避免在PCB 边缘安排重要的信号线，如时钟和复位信号等；<p style=“word-break: normal; border-width: 0px; padding: 0px; margin: 10px;。
电子通信产品的ESD防护设计
电子通信产 品在 开展 Ｅ Ｓ Ｄ防护设计的过程 中，需要依 照 静 电释放 耦合至 电子线 路的耦合形式开展 ，例如磁场耦合 、 电场耦合等是耦合方式，开展静 电屏蔽和绝缘和 一系 列操作 ， 对 电子通信 的产品开展静电防护 的设计操作 。 （ 一 ）电子通信产 品机壳的 Ｅ Ｓ Ｄ防护 设计 电子 通信 产 品本 身承接 的情 况 下，和其 静 电 的抗干 扰 性之 间有着正相关 的关系。假 如电子通信产 品有较好 的搭接 效果 ，那么 相应 的静 电释 放速度 也 会变 快， 同理 电力通 信 产 品的静 电抗干扰 能力也就更好 。所 以，开展 电力通信 产品 的机 壳静 电 防护 设 计的 过程 中，为 了有效 地避 免 二次 电弧 的 出 现 ，需 要 最 大 程 度 地 防 止 金 属 零 件 中 出现 失 锐 的 边 缘 ， 与此 同时 ，还需要将包含 了地线等的 内部 电路 以及机 壳间分 离出一定 的长度 。另外，需要单独地对机壳完成接地 和保护 地工作 。 （ 二 ）对金属部件 的 Ｅ Ｓ Ｄ防护设计 电子通信 的产品当中 ，一些小部件很容 易与人体接触 ， 所 以需要尽量地 防止在制作的过程 中使用金 属，一般可 以选 择使用薄膜开 关或者一些无导 电性 能的材料 。而 对于一些和 电子通信 内部 的联系不紧密 的器械 ，在一定要使 用金属材料 的状况下 ，也 需要 在金属的外研加上一层绝 缘层，使其和地 线等各种 内部 的电路之间能够有一段 间距 ，强化 绝缘 的强度 举个例子 ，电子通信产 品的固定单板中 的起拔手 和金属 的锁簧外沿上 ，会 重新刷上一层绝缘漆 ，建 立绝缘层 ，强化 通常情况下，电子元器件一些轻度 的损伤是难以检测 出来 的， 绝缘的效果，从而有效 的避免静 电电流在 电路之 中的穿行 。 但是这种轻度 的损伤不断地 叠加 ，会 使得 电子元器 件出现一 三 、结语 些较大型 的损 伤，而这些慢性 的损伤是人们没有 预见的，所 电子通信 产品中的 Ｅ Ｓ Ｄ防护设计 中牵涉 到的 内容相对较 以造 成 的 损 失 也 是十 分 巨 大 的 。 多，开展初步 设计的过程 中，设计师需 要重点关注 Ｅ Ｓ Ｄ的防 （ 二 ）触动异常信息和异常的动作逻辑 电路 护，只有在设计 的过程 中就将 Ｅ Ｓ Ｄ防护 放在 重点位置 ，才 能 在实 验数据 中显示 ，Ｅ Ｓ Ｄ属于一 种脉冲干 扰， 当其 对某 够充分地在 实际工作 的过程 中发挥 出 Ｅ Ｓ Ｄ防护的效果 ，避免 种 电子通信 产品进行过静 电释 放之后 ，能够在此 设备中 的 各种不必要损 失的出现 。而在设计 电力 元器件的 Ｅ Ｓ Ｄ防护办 各个不确定地区都检 测到干扰脉冲 的存在 ，但是错误 的信 息、 法的过程中， 不 一样 的部位要使用不一样 的方法 ， “ 因材施教 ” 逻辑翻转 的电路故障也是 因为这 个干扰脉冲而造 成的，继而 才能够取得最好 的效果 。 造成一连 串的设备 问题 出现。Ｅ Ｓ Ｄ通 常能够 出现异常 电磁脉 参考文献 ： 冲的干扰 ，假 若这 个 电磁脉冲 的干扰 和企业 的各个 相对敏感 【 １ ］ 李 东奎 ． 电子通讯产 品的Ｅ Ｓ Ｄ防护设计及 方法浅析 Ⅱ ］ ． 的 电路之 间互 相耦合 ，那么 也会 造成异常信 息的出现 ，使得 广 东科技 ， ２ ０ １ １ ， ０ ６ （ ２ ４ ） ： １ ７ ５ － １ ７ ７ ． 电子通信设备出现运行障碍 Ｊ 。 ［ ２ １ 筱佳 ， 刘 玉奎 ， 朱坤 峰 ． 用 于双极 电路 Ｅ Ｓ Ｄ保 护 的
ESD03V32D-LC的千兆以太网口防护方案
ESD03V32D-LC的千兆以太网口防护方案
硕凯电子（Sylvia）
一、应用背景：
1、全球气候变暖，雷雨天气增多。
2、网络设备雷击损坏后，危害大。
3、网络设备雷击损害后，维修成本高。
4、高浪涌防护设备成为行业趋势。
二、防护电路图：
使用硕凯器件：
1、TVS:ESD03V32D-LC
Vrwm：3.0V；Vb：4.0V；防静电能力（接触/空气）：8KV/15KV；结电容（f=1MHz）：
1.2pF；封装：SOD-323.
2、GDT:UN1206-200ASMD
直流标称电压：200±30%V；冲击电流（8/20μs）：0.5KA；电容值：＜0.5pF；电阻：＞100MΩ.
3、GDT:UN1812-90CSMD
直流标称电压：90±20%V；冲击电流（8/20μs）：2.0KA；电容值：＜1.0pF；电阻：＞1GΩ.
三、方案说明及注意事项：
1、此方案采用GDT在变压器前端做共模（八线）浪涌防护。
2、网络变压器后级用体积小，结电容低的TVS吸收差模能量，TVS反应时间快，兼顾防护静电功能。
3、符合802.11电气标准。
4、满足IEC61000-4-
5、GB/T17626.5等浪涌测试标准。
5、满足IEC61000-4-2、GB/T17626.2等静电测试标准。
四、方案应用：
1、笔记本电脑
2、家用台式电脑
3、工业电脑
4、交换机
5、路由器
6、枪机设备
7、网络打印机
8、机顶盒
9、智能交通系统
10、其他含以太网端口设备。
芯片设计中的ESD保护设计要点有哪些
芯片设计中的ESD保护设计要点有哪些在当今高度数字化的时代，芯片作为电子设备的核心组件，其性能和可靠性至关重要。
静电放电（ESD）是导致芯片失效的常见原因之一，因此在芯片设计中，ESD 保护设计成为了不可或缺的环节。
本文将详细探讨芯片设计中 ESD 保护设计的要点。
首先，我们要了解 ESD 现象对芯片造成的危害。
ESD 是指静电荷在不同电位物体之间的快速转移，这种瞬间的高电流和高电压脉冲可能会损坏芯片内部的敏感电路，如晶体管的栅极氧化层、PN 结等，从而导致芯片功能失常甚至完全失效。
那么，在芯片设计中，有哪些关键的 ESD 保护设计要点呢？其一，合理的版图布局是基础。
在芯片版图设计中，应将 ESD 保护器件尽可能靠近芯片的输入输出引脚放置，以缩短 ESD 电流的泄放路径，减少其在芯片内部传播所造成的损害。
同时，要注意避免在敏感电路区域附近布置容易引发 ESD 问题的结构。
其二，选择合适的 ESD 保护器件至关重要。
常见的 ESD 保护器件包括二极管、MOS 管、可控硅（SCR）等。
二极管结构简单，但其能承受的 ESD 电流相对较小。
MOS 管具有较好的性能，但面积较大。
SCR 在承受高 ESD 电流方面表现出色，但触发电压的控制需要精心设计。
设计师需要根据芯片的具体应用场景和性能要求，综合考虑选择合适的保护器件。
其三，优化 ESD 保护电路的参数。
例如，确定保护器件的尺寸、栅极长度、掺杂浓度等，以确保在 ESD 事件发生时，能够快速、有效地泄放电流，同时又不会对正常的芯片工作造成过大的影响。
其四，考虑芯片的工作电压和速度要求。
不同的工作电压和速度会影响 ESD 保护电路的设计。
对于低电压、高速的芯片，需要采用特殊的 ESD 保护技术，以满足其性能要求。
其五，进行全面的仿真和验证。
通过仿真工具，模拟 ESD 事件发生时芯片内部的电流、电压分布情况，评估 ESD 保护设计的效果，并根据仿真结果进行优化调整。
esd基本电路
esd基本电路【最新版】目录1.ESD 基本电路的概述2.ESD 基本电路的组成3.ESD 基本电路的工作原理4.ESD 基本电路的应用领域5.ESD 基本电路的发展前景正文1.ESD 基本电路的概述ESD 基本电路，即静电放电（Electrostatic Discharge）基本电路，是一种用于保护电子设备免受静电放电损害的电路。
静电放电是电子设备故障的重要原因之一，因此，ESD 基本电路在电子设备设计中具有重要的地位。
2.ESD 基本电路的组成ESD 基本电路主要由以下几个部分组成：（1）ESD 保护元件：主要包括 ESD 二极管、TVS（Transient Voltage Suppressor）瞬态电压抑制器、Zener 二极管等，用于将静电放电电流导向地或吸收静电放电能量。
（2）滤波器：主要包括 RC 滤波器、LC 滤波器等，用于滤除输入信号中的高频噪声。
（3）防护接地：将设备外壳、电路板等与地之间建立良好的电气连接，以便将静电放电电流迅速导向地。
（4）保护电路：主要包括限幅电路、箝位电路等，用于限制 ESD 保护元件两端的电压，防止其被击穿。
3.ESD 基本电路的工作原理当电子设备遭受静电放电时，ESD 基本电路可以引导静电放电电流迅速流入地，从而避免设备内部电路受到损害。
具体工作原理如下：（1）当设备外壳、电路板等积累静电荷时，ESD 保护元件（如 ESD 二极管）处于高阻态，防止电流流入设备内部。
（2）当设备遭受静电放电时，ESD 保护元件被击穿，形成放电通道，将静电放电电流迅速导向地。
（3）滤波器和保护电路对放电过程中的高频噪声和电压尖峰进行滤除和箝位，防止其对设备内部电路造成损害。
4.ESD 基本电路的应用领域ESD 基本电路广泛应用于各种电子设备中，如手机、电脑、家电、通讯设备等。
随着电子技术的不断发展，ESD 基本电路在航空航天、生物医疗、新能源等领域的应用也日益广泛。
5.ESD 基本电路的发展前景随着电子设备越来越小型化、轻便化，ESD 基本电路在保护电子设备免受静电放电损害方面将发挥更加重要的作用。
电路中的ESD保护
❖电路中的ESD保护ESD的意思是“静电释放”。
集成电路器件工作在一定的电压、电流和功耗限定范围内，大量聚集的静电荷在条件适宜是就会产生高压放电，静电放电通过器件引线的高压瞬时传送，可能会使氧化层断开,造成器件的功能失常。
静电的产生主要包括:摩擦起电、感应起电和接触起电。
ESD保护器件的原理,ESD保护二极管是一种新型的集成化的静电保护器件，其内部相当于是一个齐纳稳压二极管，当输入电流超过它的额定电压时，就会被击穿,把过多的电能量导回大地，以起到保护电路的作用。
ESD保护器件一般接在外部接口处，防止外部产生的静电对电路内部造成影响。
ESD器件的主要性能参数1、最大工作电压，即是允许长时间连续施加在保护器件两端的电压，在此工作状态下，ESD保护器件不导通，保持高祖状态。
2、击穿电压,即是ESD器件开始工作时的导通电压。
3、钳位电压，即是ESD器件流过峰值电流时，其两端呈现的电压,超过此电压，可能造成ESD器件的永久性损伤。
4、漏电流，在指定的直流电压下，通过ESD器件的电流,一般是nA级的，此电流越小，对被保护电路的影响越小。
5、电容，在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对被保护的信号传输影响就越小。
6、响应时间，指ESD器件对输入电压钳制到预定电压的时间。
ESD保护器件TVS管即瞬态抑制二极管是一种二极管形式的高效保护器件,利用P—N结的反向击穿工作原理,将静电高压导入大地，从而保护了电器内部对静电敏感的器件。
当TVS二极管的瞬时电压超过电路正常工作电压时，TVS二极管便发生雪崩,提供给瞬时电流一个超低电阻通路,其结果就是瞬时电流通过二极管被引开，避开可被保护器件,并且在电路恢复正常值之前使被保护回路一直处于截止状态,当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。
TVS二极管的工作特性曲线如下图所示TVS管的选型(1）、TVS的最大反向钳位电压应小于被保护电路的损坏电压。
ESD防护
日常生活中，ESD(Electro-Static Discharge，静电放电)对于我们来说是一种常见的现象，然而对电子产品而言，ESD往往是致命的——它可能导致元器件内部线路受损，直接影响产品的正常使用寿命，甚至造成产品的损坏。
一个良好的电子系统设备应该在电路设计的最初阶段就考虑瞬态保护要求。
如果将释放的静电看成是洪水的话，那么主要的解决方法与治水类似，就是“堵”和“疏”。
保护电路的基本原理是，使用电压箝位电路阻止高压进入，同时提供大电流分流通道。
有多种电路设计可以达到ESD保护的目的，但选用时必须考虑以下原则，并在性能和成本之间加以权衡：■速度要快，这是ESD干扰的特点决定的；■能应付大的电流通过；■考虑瞬态电压会在正、负极性两个方向发生；■对信号增加的电容效应和电阻效应控制在允许范围内；■考虑体积因素；■考虑产品成本因素。
我们通常建议尽可能把ESD二极管放置距ESD干扰源最近的地方。
最好放在I/O 接口或键盘按键的侧边。
理想的外部TVS器件将吸收浪涌脉冲的全部能量，但在实际应用中部分浪涌电流会通过集成电路的内部保护电路。
限制电流到内部保护电路的方法是串联电阻。
ESD保护器件由于片上ESD保护电路能力有限，为保证整个系统有较好的ESD防护能力，外部ESD保护器件是必不可少的。
比较常见的有陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、MLV(Multi-Layer Varistor，多层变阻器)和TVS（Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器）。
MLV是一种基于ZnO压敏陶瓷材料，采用特殊的制造和处理工艺而制得的高性能电路保护元件，其伏安特性符合I=kVa，能够为受保护电路提供双向瞬态过压保护。
MLV的工作原理是利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
目前，MLV在很多领域得到了广泛的应用，如手机、机顶盒、复印机等等。