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用于HDMI接口的ESD保护技术

2010-04-203290电子工程专辑

2. 插入损失小

插入损失很重要,它衡量信号随着频率而产生的衰减。插入损失越大,器件和系统的频带就越窄,为了满足对眼图的要求,在设计方面,受到的限制就会增多。

图4:泰科电子的PESD保护器件(电容为0.25 pF)与电容为0.7 pF的半导体ESD保护器件的插入损失。
图4:泰科电子的PESD保护器件(电容为0.25 pF)与电容为0.7 pF的半导体ESD保护器件的插入损失

在图4中比较了泰科电子的PESD器件和普通的0.7 pF硅半导体ESD保护器件的插入损失。即使在频率为3.4 GHz──HDMI 1.3规定的最高速度时,泰科电子的PESD器件的插入损失也微乎其微。普通的0.7 pF硅半导体保护器件在2.25 GHz(颜色深度为36位的1080p格式的速度)时,明显地看到曲线下降,对HDMI TMDS信号电平的影响超过3 dB。在3.4 GHz全速时,分辨率更高、颜色深度深度,这时,用硅半导体进行ESD保护引起的信号衰减超过了6 dB,而信号电平则下降了超过一半。

3. 频率变化时电容保持稳定

ESD保护器件的电容随频率的变化也会影响HDMI接口的性能,也会对设计带来限制。在高速系统中,针对一定电容进行的电路设计,它的性能与所用的ESD保护技术有关。在制定HDMI电路保护方案时,这往往会迫使设计人员去使用复杂的SPICE模型和模拟的方法。

如果5所示,在频率变化时,直到3GHz,泰科电子的PESD器件的电容是稳定的。它的性能和电容量为0.25 pF(典型值)的电容器很相似,可以大量地简化设计。由于HDMI TMDS线路在频率改变时的变化取决于数据的型式,视频信号源的分辨率和颜色深度,设计人员如果知道ESD保护器件在频率变化很宽的范围内是稳定的,那么在进行设计时可以更加灵活,也有更多的空间。

图5:泰科电子的PESD器件的电容与频率(频率最高为3 GHz)的关系。
图5:泰科电子的PESD器件的电容与频率(频率最高为3 GHz)的关系。

要考虑到电容在频率变化范围很宽时的稳定程度,而不是在一个频率或者狭窄的频率范围内的稳定程度,这点很重要。例如,硅半导体ESD保护器件通常是测量频率为1 MHz时的电容量,没有给出其他频率的电容量。因此,需要建立复杂的模型,确保在HDMI的广阔频率范围内运作时的性能达到要求。

4. 做好电路板的设计,能在3.4 GHz运作,并有余量

HDMI设备设计人员面临的挑战和开发消费电子设备时所面临的挑战是一样的──上市时间。在设计高频系统时,对于减轻风险、降低制作成本、缩短重新制作所需的时间,参考设计起着关键性的作用。对于在HDMI设计中增加ESD保护,也不例外。

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