您的集成電路 （IC） 中的 ESD（靜電放電）內(nèi)部晶體管，例如您的放大器、ADC 或 DAC，絕對可以拯救您的培根。

是的，它是真實的。您的集成電路 （IC） 中的 ESD（靜電放電）內(nèi)部晶體管，例如您的放大器、ADC 或 DAC，絕對可以拯救您的培根。這些方便的 IC 晶體管在作為保護裝置的預(yù)組裝處理和組裝操作期間幾乎瞬間開啟。但要小心，因為您假設(shè)這些晶體管將為您提供全面和終極的保護。這些晶體管設(shè)計用于在高電壓 （kV‘s） 環(huán)境中處理處于不同靜電勢的物體或表面之間的靜電荷轉(zhuǎn)移，并用于短時間事件 （1-100ns）。不犯錯誤。我說的是“失控”事件。

那么，如果您的設(shè)備被焊接到您的 PCB 上并且引腳輸入或輸出稍微超出指定的電流或電壓限制，會發(fā)生什么情況？這個問題的關(guān)鍵詞是“逗留”。您的芯片的 ESD 晶體管很可能會因短路或開路而失效。這種類型的情況稱為電氣過應(yīng)力 （EOS）。處于 EOS 條件下的電路會承受超過 IC 最大額定值的電流或電壓。EOS 電壓大于 IC 器件引腳的指定電壓，不再是幾乎瞬時的事件。這種類型的事件是一種低功耗的電路內(nèi)事件，它與 IC 器件的內(nèi)部電路相互作用（圖 1）。

圖 1. 在預(yù)組裝處理和組裝操作期間可能發(fā)生 ESD 事件。EOS 事件可能發(fā)生在 PCB 上。

EOS 活動的設(shè)置很容易實現(xiàn)。例如，如果您有影響放大器高輸入阻抗的意外電磁干擾 （EMI） 信號，您會看到信號發(fā)生驚人的變化（圖 2）。

圖 2. 輸入信號可能超過 MAX40006 CMOS 運算放大器 （op amp） 的最大或最小工作規(guī)格的緩沖器。

在圖 2 中，低功耗 CMOS MAX40016 放大器采用單位增益或緩沖配置。放大器的輸入信號 V IN的幅度在規(guī)定的輸入范圍內(nèi)。輸入端 （V EMI ）上存在第二個意外電磁干擾信號，該信號被傳輸并添加到放大器的輸入端?？赡馨l(fā)生 V EMI的一個例子是，如果您在 PCB 上靠近放大器的高阻抗輸入走線有一條開關(guān)數(shù)字線。第二個無用信號的影響是毀滅性的（圖 3）。

圖 3. MAX40006 CMOS 放大器中過驅(qū)動波形的 PSPICE 仿真。

在圖 3 中，V EMI污染了預(yù)期的低頻信號 （V IN ）。V EMI加上V IN的電壓立即作用于MAX40006的CMOS輸入晶體管。如果輸入信號足夠大，ESD電路可能會被輸入信號觸發(fā)。例如，對于第一個 V EMI高信號（大約 0.0 到 0.4 ms），組合電壓保持在 MAX40006 的 ±2.5 V 電源軌內(nèi)：沒有任何危害。當(dāng) V EMI尖峰達(dá)到 1.0 V 時，V IN加 V EMI的組合驅(qū)動MAX40006輸入和ESD器件超過器件的最大規(guī)格約0.4 ms。MAX40006 輸入晶體管兩端的高電壓對正電源造成破壞性極強的短路。由于圖 3 顯示的是模擬數(shù)據(jù)，我們沒有看到 MAX40006 在現(xiàn)實生活中可能遭受的物理損壞的結(jié)果。

集成電路，例如放大器，通常不包括針對 EOS 事件的保護。如果幸運的話，集成的靜電放電 （ESD） 保護電路會在 EOS 事件期間激活并提供足夠的保護。不太好的消息是 ESD 電路不是專門為處理 EOS 情況而設(shè)計的，在這種情況下可能會損壞，無法修復(fù)。因此，該電路的預(yù)防措施是確保減輕 EMI 信號路徑。

審核編輯：郭婷