專利名稱：一種信號接口保護電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子或通信領域的防靜電及防雷電技術，具體指一種信號接口保護電路。
背景技術：
靜電放電和雷電感應現象會在通信設備的信號口產生過電壓，所述的過電壓會給電子線路帶來危害，特別是隨著電子技術的不斷發展、集成度不斷提高，目前采用MOS工藝制造的芯片的耐受過電壓能力越來越低，上述產生在信號口的過電壓對電子線路的危害就越來越大。另外，在產品的生產、安裝、維護等實際操作過程中，由于靜電和雷電感應也可能產生幾千伏甚至上萬伏的過電壓，進而大大增加了信號接口芯片失效的可能。可見，信號接口過電壓保護設計的好壞，已經成為影響產品可靠性的一個重要因素。
在現有的信號接口過電壓保護方案中，采用最多的利用TVS管和壓敏電阻進行防護，所述的TVS(Transient Voltage Suppression瞬態抑制二極管)管是一種限壓保護器件，利用器件的非線性特性將過電壓箝位到一個較低的電壓值實現對后級電路的保護。具體的電路請參考圖1，即是將起保護作用的器件VD一端連接在內部電路接口線路上，另外一端接地，所述的VD就是一個TVS管。
圖1所示的技術方案雖然簡單，但卻存在如下缺點1、當信號接口速率很高時(如大于100Mbit/s)，由于TVS管的通流量和結電容是矛盾的。即結電容小的TVS管通流量小，不能有效保護后級芯片；而結電容大的TVS管通流量大，但大的結電容會影響實際的工作信號的質量，引起波形畸變；2、結電容小的TVS管一般價格比較高，若接口信號線比較多，則會增加成本。
發明內容
本發明目的在于提供一種信號接口保護電路，以克服現有技術中存在的當信號接口速率很高時不能進行有效保護的問題。
為解決上述問題，本發明提供如下的技術方案一種信號接口保護電路，包括有內部芯片，所述的內部芯片一端接在電源上，另一端連接在工作地；對外接口，所述的對外接口與所述的內部芯片相連；所述的信號接口保護電路還包括保護器件，所述的保護器件一端接在電源上，另一端接地；第一開關二極管，所述的第一開關二極管上拉連接在電源和內部芯片及對外接口間的信號線上；第二開關二極管，所述的下拉連接在工作地和內部芯片及對外接口間的信號線上。
所述的保護器件可以為TVS管、壓敏電阻或電容。
所述的第二開關二極管接到設備的負電源-VCC上，這樣信號口受到保護的范圍是(-VCC～+VCC)。
可以將所述的保護器件、第一開關二極管、第二開關二極管集成在一個器件中，實現對信號接口的保護。
所述的第一開關二極管和第二開關二極管為高速開關二極管。
通過上述的技術方案，本發明具有如下優點1、該電路采用高速開關二極管，對過電壓能夠及時響應，并且自身的結電容很小(小于10pF)，這樣對高速信號的影響很小，可廣泛用于各種速率的信號口保護。
2、過電壓使高速開關二極管動作時，均為正向導通，導通電壓小，器件發熱量小，這樣可以通過較大的電流。
3、由于大通流量結電容大的TVS管和高速開關二極管價格比較低，相對于結電容很小的TVS管便宜很多，這樣可以降低產品的成本。
圖1為現有技術中的信號接口保護電路的電路圖；圖2為本發明的信號接口保護電路的電路圖；圖3為本發明的信號接口保護電路應用時電流流向圖。
具體實施例方式
本發明的信號接口保護電路核心思想是在現有技術中的TVS管設計理念基礎上進行改進，采用新增兩個快速響應二極管上拉至芯片工作電源和下拉至芯片工作地方式，實現TVS管的高耐壓、快速響應的保護特點，進而達到使信號接口線路的寄生電容小，通流量大，成本降低的目的。
下面結合附圖對本發明的信號接口保護電路作詳細說明請參考圖2及圖3，本發明的信號接口保護電路包括內部芯片，所述的內部芯片一端接在電源VCC上，另一端連接在工作地(GND)；VD，所述的VD為一通流量比較大的TVS管，其一端接在電源VCC上，另一端接地(GND)；對外接口，所述的對外接口與所述的內部芯片相連；D1，所述的D1為高速開關二極管，其上拉連接在電源VCC和內部芯片及對外接口間的信號線上；D2，所述的D2為高速開關二極管，下拉連接在工作地(GND)和內部芯片及對外接口間的信號線上。
當對外接口由于靜電放電和雷電感應產生過電壓時，相對于工作地(GND)會出現正的過電壓和負的過電壓。對于內部芯片和外部接口間信號線上的正過電壓，如果正過電壓高于VD的動作電壓，則D1正向導通，并使VD動作起限壓保護，以將信號線上的正過電壓限制在內部芯片所能承受的范圍內，此時電流的流向如下圖的“路徑1”所示。對于內部芯片和外部接口間信號線上的負過電壓，如果大于D2的正向導通電壓，則就會使D2導通，將信號線上的負過電壓限制在很小的范圍內(小于1V)，此時電流的流向如下圖的“路徑2”所示。VD放在芯片附近，可以限制VCC上的過電壓，不會產生由于電源電壓波動使內部芯片發生閂鎖現象，這時信號口受到保護的范圍是(-1V～+VCC)。
本發明的信號接口保護電路中的VD，還可采用壓敏電阻或電容的進行替代，同樣可以達到限制芯片電源的過電壓的功能。
本發明的信號接口保護電路中的D2的正極可以不接到工作地(GND)，而接到設備的負電源-VCC上，這樣信號口受到保護的范圍是(-VCC～+VCC)。
對于僅僅防靜電，由于過電壓的能量比較小，對芯片電源的波動很小，因此可以將VD省掉，只保留上下拉的D1、D2。
可以將VD、D1、D2集成到一個封裝的器件中，實現對信號口的保護。
通過上述的技術方案，本發明具有如下優點1、該電路采用高速開關二極管，對過電壓能夠及時響應，并且自身的結電容很小(小于10pF)，這樣對高速信號的影響很小，可廣泛用于各種速率的信號口保護。
2、過電壓使高速開關二極管動作時，均為正向導通，導通電壓小，器件發熱量小，這樣可以通過較大的電流。
3、由于大通流量結電容大的TVS管和高速開關二極管價格比較低，相對于結電容很小的TVS管便宜很多，這樣可以降低產品的成本。
權利要求
1.一種信號接口保護電路，包括內部芯片，所述的內部芯片一端接在電源上，另一端連接在工作地；對外接口，所述的對外接口與所述的內部芯片相連；其特征在于，所述的信號接口保護電路還包括保護器件，所述的保護器件一端接在電源上，另一端接地；第一開關二極管，所述的第一開關二極管上拉連接在電源和內部芯片及對外接口間的信號線上；第二開關二極管，所述的第二開關二極管下拉連接在工作地和內部芯片及對外接口間的信號線上。
2.如權利要求1所述的信號接口保護電路，其特征在于，所述的保護器件可以為TVS管、壓敏電阻或電容。
3.如權利要求1或2所述的信號接口保護電路，其特征在于，所述的第二開關二極管接到設備的負電源-VCC上，這樣信號口受到保護的范圍是(-VCC～+VCC)。
4.如權利要求1或2所述的信號接口保護電路，其特征在于，可以將所述的保護器件、第一開關二極管、第二開關二極管集成在一個器件中，實現對信號接口的保護。
5.如權利要求4所述的信號接口保護電路，其特征在于，所述的第一開關二極管和第二開關二極管為高速開關二極管。
全文摘要
本發明公開了一種信號接口保護電路，以克服現有技術中存在的當信號接口速率很高時不能進行有效保護的問題。所述的電路包括有內部芯片，所述的內部芯片一端接在電源上，另一端連接在工作地；對外接口，所述的對外接口與所述的內部芯片相連；所述的信號接口保護電路還包括保護器件，所述的保護器件一端接在電源上，另一端接地；第一開關二極管，所述的第一開關二極管上拉連接在電源和內部芯片及對外接口間的信號線上；第二開關二極管，所述的第二開關二極管下拉連接在工作地和內部芯片及對外接口間的信號線上。
文檔編號H02H9/04GK1674389SQ200410039879
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月23日 優先權日2004年3月23日
發明者羅新會 申請人:華為技術有限公司