电子设备中电路板布局、布线和安装的抗ESD设计规则

weichun_jiang

电子设备中电路板布局、布线和安装的抗ESD设计规则

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ESD的产生取决于物体的起始电压、电阻、电感和寄生电容：
1.        可能产生电弧的实例有人体、带电器件和机器。
2.        可能产生尖峰电弧的实例有手或金属物体。
3.        可能产生同极性或者极性变化的多个电弧的实例有家具。
ESD可以通过五种耦合途径进入电子设备：
1.        初始的电场能容性耦合到表面积较大的网络上，并在离ESD电弧100mm处产生高达4000V/m的高压。
2.        电弧注入的电荷/电流可以产生以下的损坏和故障：
a. 穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极(常见)。b. CMOS器件中的触发器锁死(常见)。c. 短路反偏的PN结(常见)。d. 短路正向偏置的PN结(少见)。e. 熔化有源器件内部的焊接线或铝线(少见)。
3.        电流会导致导体上产生电压脉冲(V=L×dI/dt)，这些导体可能是电源、地或信号线，这些电压脉冲将进入与这些网络相连的每一个元器件(常见)。
4.        电弧会产生一个频率范围在1MHz到500MHz的强磁场，并感性耦合到临近的每一个布线环路，在离ESD电弧100mm远的地方产生高达15A/m的电流。
5.        电弧辐射的电磁场会耦合到长的信号线上，这些信号线起到接收天线的作用(少见)。
ESD会通过各种各样的耦合途径找到设备的薄弱点。ESD频率范围宽，不仅仅是一些离散的频点，它甚至可以进入窄带电路中。为了防止ESD干扰和损毁，必须隔离这些路径或者加强设备的抗ESD能力。表1描述了对可能出现的ESD的防范措施以及发挥作用的场合。

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