使用ESD电路解决所有问题吗

您的集成电路 （IC） 中的 ESD（静电放电）内部晶体管，例如您的放大器、ADC 或 DAC，绝对可以拯救您的培根。

是的，它是真实的。您的集成电路 （IC） 中的 ESD（静电放电）内部晶体管，例如您的放大器、ADC 或 DAC，绝对可以拯救您的培根。这些方便的 IC 晶体管在作为保护装置的预组装处理和组装操作期间几乎瞬间开启。但要小心，因为您假设这些晶体管将为您提供全面和终极的保护。这些晶体管设计用于在高电压 （kV‘s） 环境中处理处于不同静电势的物体或表面之间的静电荷转移，并用于短时间事件 （1-100ns）。不犯错误。我说的是“失控”事件。

那么，如果您的设备被焊接到您的 PCB 上并且引脚输入或输出稍微超出指定的电流或电压限制，会发生什么情况？这个问题的关键词是“逗留”。您的芯片的 ESD 晶体管很可能会因短路或开路而失效。这种类型的情况称为电气过应力 （EOS）。处于 EOS 条件下的电路会承受超过 IC 最大额定值的电流或电压。EOS 电压大于 IC 器件引脚的指定电压，不再是几乎瞬时的事件。这种类型的事件是一种低功耗的电路内事件，它与 IC 器件的内部电路相互作用（图 1）。

图 1. 在预组装处理和组装操作期间可能发生 ESD 事件。EOS 事件可能发生在 PCB 上。

EOS 活动的设置很容易实现。例如，如果您有影响放大器高输入阻抗的意外电磁干扰 （EMI） 信号，您会看到信号发生惊人的变化（图 2）。

图 2. 输入信号可能超过 MAX40006 CMOS 运算放大器 （op amp） 的最大或最小工作规格的缓冲器。

在图 2 中，低功耗 CMOS MAX40016 放大器采用单位增益或缓冲配置。放大器的输入信号 V IN的幅度在规定的输入范围内。输入端 （V EMI ）上存在第二个意外电磁干扰信号，该信号被传输并添加到放大器的输入端。可能发生 V EMI的一个例子是，如果您在 PCB 上靠近放大器的高阻抗输入走线有一条开关数字线。第二个无用信号的影响是毁灭性的（图 3）。

图 3. MAX40006 CMOS 放大器中过驱动波形的 PSPICE 仿真。

在图 3 中，V EMI污染了预期的低频信号 （V IN ）。V EMI加上V IN的电压立即作用于MAX40006的CMOS输入晶体管。如果输入信号足够大，ESD电路可能会被输入信号触发。例如，对于第一个 V EMI高信号（大约 0.0 到 0.4 ms），组合电压保持在 MAX40006 的 ±2.5 V 电源轨内：没有任何危害。当 V EMI尖峰达到 1.0 V 时，V IN加 V EMI的组合驱动MAX40006输入和ESD器件超过器件的最大规格约0.4 ms。MAX40006 输入晶体管两端的高电压对正电源造成破坏性极强的短路。由于图 3 显示的是模拟数据，我们没有看到 MAX40006 在现实生活中可能遭受的物理损坏的结果。

集成电路，例如放大器，通常不包括针对 EOS 事件的保护。如果幸运的话，集成的静电放电 （ESD） 保护电路会在 EOS 事件期间激活并提供足够的保护。不太好的消息是 ESD 电路不是专门为处理 EOS 情况而设计的，在这种情况下可能会损坏，无法修复。因此，该电路的预防措施是确保减轻 EMI 信号路径。

审核编辑：郭婷