面向USB3.0的新型ESD防护设计

带ESD防护的USB3.0超高速链路的信号完整性

分别在带ESD防护和未带ESD防护的情况下，对图1所示的整个USB3.0超高速链路执行了信号完整性模拟。

整个收发部分具备90欧姆差分阻抗，考虑了发送侧和接收侧的寄生效应。测得数据表明了USB3.0电缆的状态。规定最长USB3.0电缆长度为3米。

为对USB3.0超高速链路提供ESD防护，在主机侧和设备侧均配置了英飞凌ESD3V3U4ULC。ESD3V3U4ULC具备卓越的ESD防护性能，并且二极管电容(二极管对地)极低，典型值为0.5pF。

在模拟中考虑了USB3.0超高速链路的基本布局布线设计规则(见图5)

在对整条USB3.0超高速链路执行的信号完整性模拟中，按照USB3.0一致性测试标准参数，实现了发送侧信号去加重和接收端均衡器，并分析了经接收端均衡器处理之后的超高速信号的眼图。模拟所用误码率为1E6。根据模拟结果，推导出误码率为1E12时的眼图张开程度(红色和蓝色轮廓线)。

分别在未带TVS二极管(红色轮廓线)和带有TVS二极管(ESD3V3U4ULC，蓝色轮廓线)的情况下，计算出眼图的张开程度(图7)。

在主机侧和设备侧带和未带ESD3V3U4ULC时的眼图

图7：在主机侧和设备侧带和未带ESD3V3U4ULC时的眼图。

在主机侧和设备侧带有超低电容TVS二极管ESD3V3U4ULC，眼图张开程度(轮廓线)会受到一定影响。虽然眼图张开程度会略微减小，但相比于USB3.0技术规范中规定的基准模式(红紫色轮廓线)，仍大出许多。

本文小结

必须精心设计USB3.0链路，以实现最优系统级ESD防护性能，并且强制要求实现毫厘不差的信号完整性。为同时满足这两个要求，ESD防护器件必须具有卓越的ESD防护性能和很低的器件电容。采用“阵列”配置的英飞凌ESD3V3U4ULC，结合清楚明了的布局布线设计和高质量链路 (USB3.0电缆)，能够实现上述要求。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/195193.htm