【正文】 個比較，芯片數目少得很多，重量和體積大幅減少，電池壽命大幅延長。不過，隨著芯片幾何尺寸的縮減，電路板上布線的間距趨近，物理學的規(guī)律開始呈現出來。 蜂窩電話，由其性質所決定，是被人拿著使用的設備 。如果沒有適當的 ESD 保護，一個或多個 IC 有可能受到損壞。 另一個問題是能源管理，蜂窩電話用戶希望電池的兩次充電之間隔愈長愈好。開關技術是它的答案，但在此情況下，轉換器也成了它自己的潛在噪聲源。還有，由於體積是不可忽 視的因素，應該選擇可以采用物理尺寸最小的無源元件的那種部件。這就能讓電池不再提供足夠電能之前盡行地放電。當你將高速度和大電流結合一起， V=L（ di/dt）關系式中的 “di/dt”部份大幅地提高。對於轉換器 來說，地電位參考線會感應電壓的話，可能導致運作停止。這雖然縮減了幾何尺寸而得到快得多的性能，但也會令這些器件更容易招致鎖上（ latchup）及由瞬變引起的損害。 現時的 10／ 100Ether 網絡介面卡（ NIC）就是良好的例子，原來的 10Base－ T 芯片是大尺寸的 CMOS 器件，對於過電壓損壞相對地是不那麼敏感的。 現代的服務器，具有 SMP（對稱多處理能力）的體系結構，以及 CPU 以500MHz或以上的頻率來運作，就是能源分布挑戰(zhàn)方面的好例子。以 500MHz 上限達 20A 或 30A的電流開關，它要求於每個使用點（ pointofuse）實際上有獨立的轉換器，還加上一個更大的一級電壓源對這些轉換器的全部進行供電。這樣做也是預告會有瞬變產生的。 無論小型化或高速化的趨勢都有其獨特的問題。而對於桌面電腦和服務器來說，延長的電池壽命也不會成為問題。 鎖上和瞬變 對深度次微米 IC 從線寬的瞬變惡化了關於過電壓狀態(tài)的敏感性，意味著你要聰明一點，對這些器件進行保護，但同時又不要影響 它們的性能。它必須加載盡可能小的電容負荷，例如，假定它是對正常輸入訊號加入小小效應的話。還有，保護器件的承受電壓應該高於它保護的引腳上的最大允許電壓。 以前，瞬變電壓抑制（ TVS）二極管在印刷電路板上有效地將瞬變 箝位。它們有快速的響應時間，低的箝位電壓，高的電流浪涌能力 —全都是所希望的特性。在這里，它們所采用的雪崩技術是個障礙。這反過來，又會引致更高的電容和漏電電流，兩者都會損害高性能的。例如，在 5V 下，典型的 ESD 保護二極管會有 400pF 的結電容。而且，這些正正是最需要進行瞬變保護的那些電路類型。但這也不是說你再無可選擇的了。你可以在一系列的 TVS 器件中去選定一種，具有合適的電容， standoff 電壓 ，和箝位電壓來符合自己系統(tǒng)的要求。 在保護通路中的寄生電感會引起高電壓的過沖及令 IC 損壞。由 ESD 感應起的瞬變，據 IEC100042 的定義，會在不到 1 納秒（ ns）內到達它的峰值。 你必須考慮所有可能的感應通路，包括地線返回通路，在 TVS 和保護線路之間的通路，以及由連接器至 TVS 器件的通路。 一塊 10／ 100Ether 板是需要進行瞬變保護的子系統(tǒng)。而所用的深度次微米 IC 在設計上對過電壓鎖上又是極度敏感的。發(fā)射器輸入通常是最容易受到損壞的，在一個線路對中會出現有差異的致命性放電，并且透過變壓器以電容性地耦合到 EtherIC。還有另一種情況，其中在保護通路中的寄生電感可以導致很大的電壓過沖。 熱交換／即插即用 愈來愈多的系統(tǒng)其設計是，在系統(tǒng)仍然加電期間，允許插板或插頭隨時插入和拔除。此外，該系統(tǒng)還能夠動態(tài)地調整其電源，以適應突然增加或減少的電流負載。這同樣也會產生瞬變。 USB 介面的設計，是給桌面系統(tǒng)與周邊設備之間，提高一種高速的串行介接能力。如果沒有負載插入到 USB 插座里，它就是個開路的插座。 你必須確保這種高速總線里，無論數據線抑或電源線都采取了保護。 TVS 器件可以用來提供適當的 ESD 保護。同樣的排布指南應該仔細參詳。 按照 USB 規(guī)格的需要，應該采用固體電路能源分發(fā)開關器進行能源管理。在 USB 周邊設備中，它們用來進行端口切換，差錯報告和供電電壓斜降控制。再加上時鐘頻率的大幅增加，使得 PC 和服務器處於極高的 di/dt 環(huán)境之下。使問題更復雜的還有令 CPU 進入睡眠之類的模式，然後迅速地喚醒起來，所產生的瞬變是每微秒 20 至 30A 的范圍，因而變成為能源管 理上的頭痛問題。低頻運作的轉換器需要用大的電容量來存儲兩個工作周期之間的電荷，這就要采用電解電容。此外，電解電容體積很大，不適合於表面安裝技術和緊湊的封裝。方法是采用稍高頻率的轉換器，你就可以選擇陶瓷電 容來代替電解電容，并且得到上述的優(yōu)點。它的另一個優(yōu)點是降低了輸入紋波電流。由此，對 20A 系統(tǒng)而言，其輸入紋波電流是 10A。現在每個供電為 5A，而它們的輸入紋波電流為 2A。 DellComputers 公司（德州 RoundRock 市）替它的高速電腦和服務器系列開發(fā)了一種分立式，多相脈寬調制（ PWM）控制器和反向 DCtoDC 轉換器。該電路自此已由 Semtech 公司應 Dell 的要求加以集成起來。高頻下的大電流開關會影響地平面有電壓的差異。由輸入電容器和高端及低端驅動器輸出 FET 形成的回路包含了全部大電流，快速瞬變開關。這樣做就會降低電磁干擾（ EMI）， 降低地注入的電流，并將源振鈴減至最小以得到更可靠的門電路開關訊號。輸出電容器應該盡可能靠近負載放置。 控制器最好置於寧靜地平面區(qū)域內，避免輸入電容器和 FET 回路中的脈沖電流流入這個區(qū)域。小訊號模擬地和數碼地應該連接到其中一個輸出電容器的地端。電流感測電阻回路應該保持盡可能的短。每個系統(tǒng)都有其自己的挑戰(zhàn)事項，而每個設計師都有其獨特的障礙要跳越。在挑戰(zhàn)轉換器，轉換器控制器和 TVS 保護器件方面，有很廣泛的選擇范圍。深思熟慮的布線和地平面的配置則是第叁方面的關鍵問題。不過，有一種增強式穿通二極管（ EPD），由加州柏克萊大學和 Semtech公司研制出來。它在 p+和 P層采用輕摻雜，防止反向偏置的 n+p+結會進入雪崩狀態(tài)。藉著小心架構制造 P基區(qū)，結果得到的器件於 至 電壓范圍內，取得了出色的漏電，箝位和電容特性。而 SemteckSC1144多相 PWM控制器的能力還勝於任務所要求的。內建的 5 位元 DAC 可讓輸出電壓作編程輸出，由 至 按 50mV 增量進行，由 20 至 按 100mV 增量進行。然後，這四個經數碼式相移的輸出一起求和，以得到所需的輸出電壓和電流容量。 第三篇 信號隔離技術 信號隔離使數字或模擬信號在發(fā)送時不存在穿越發(fā)送和接收端之間屏障的電流連接。信號地的噪聲可使信號受 損。在另一種應用中，基準電平之間的電連接可產生一個對于操作人員或病人不安全的電流通路。 第一類隔離器件依賴于無發(fā)送器和接收器來跨越隔離屏障。變壓器怎么說總是難弄的，而且通常不可能制成 IC，所以想出了用電容器電路來耦合調制信號以跨越屏障。現在電容屏障技術已應用在數字和模擬隔離器件中。假若數據流是位串行的，則選擇方案范圍從簡單光耦合器到隔離收發(fā)器 IC。所需的數據速率 數據通道是否必須為雙向 基于 LED 的光耦合器是用于隔離設計問題的第一種技術。一個重要的設計考慮是 LED 光輸出隨時間減小。因為在隔離端可能提供電很有限，所以需要提供過量電流是一個嚴重的問題。 對于高速應用和在邏輯信號控制下使數據流反向轉送的情況，可用BurrBrown公司的 ISO 150 數字耦合器。通道 1 控制通道 2 的傳送方向，并配置為從 A 端傳送到 B端。送到 B 端的高電平把通道 2 的那一端置為接收模式。方向信號的狀態(tài)在隔離屏障的兩邊都有。 位串行通信的第二 種變形是正在發(fā)展中的差分總線系統(tǒng)裝置。某些系統(tǒng)很幸運地具有公共地，而很多系統(tǒng)具有不同電位的結點。BurrBrown 公司的 ISO 422 是設計成用于可有這些應用的集成全雙工隔離收發(fā)器。傳輸