By Team Sigrity, Cadence

判斷您的設計是否能耐受 ESD 事件的方式是用 ESD 槍在實驗室裡測試一遍。結果或許可行，或許不行。如果不行，另外尋求一個提高性能的設計方案將是很花費時間和成本的。就算結果可行，那您能保證不會再加上更多的 TVS 二極體作為保護嗎？您的競爭對手也許擁有一套更便宜的設計並且性能和您的一樣。因此，實驗室測試是一種方法，但不是完美的。

在搭建設計之前模擬ESD事件會更為有效。如果模擬通過了，您就可以針對成本進行優化了。如果沒通過，您可以調整您的設計方案而不用設計一個新的 PCB。模擬讓您的設計變得既省時又省錢。

OK，就這麼定了，那我們開始吧。但是真的有這麼一套工具可以模擬 ESD 事件並且有利於更好的設計嗎？如果您稍微搜索一下，可能得不到什麼結果。一個值得信賴的 ESD 模擬需要一些相當先進的場求解和路求解器。一些工具供應商或許提供了一些 ESD 保護的設計指南，但真的很難找到一種在實際的硬體生產和測試之前能夠可靠地預測 ESD 對系統影響的工具。

因此，ESD 到底是什麼？一陣突如其來的電流是怎樣給物體充電發生 ESD 事件的？當帶有電荷的人觸碰到行動電話，或者用帶電的電纜插入 USB 埠時，ESD 事件就會發生。

ESD 放電將導致幾千伏的電壓，並產生幾安培的電流，這對一個電子器件或者電子系統來講會造成嚴重的破壞。如果高速電路系統遭受 ESD 事件衝擊，將導致幾個時間週期的信號不正常。例如，您的行動電話可能斷線，或者您的筆記型電腦可能出現運行錯誤。

因此，問題是嚴重的，模擬聽上去是一個好主意。如果您現在還沒有對 ESD 進行模擬過，您將來想要進行 ESD 模擬時如何選擇模擬工具呢？為了模擬 ESD 的影響，模擬工具必須滿足怎樣的條件才可幫助設計工程師瞭解在實驗室中設計在 ESD 激勵下如何運作？

因為 ESD 是一種具有非常高電壓的瞬態現象，並且會導致大量的不需要的電流流過系統的任意部分，這個模擬工具就需要一個帶有場求解器時域的模擬器去類比任何導體的形狀/路線；它也需要能處理非線性器件以便於分析信號及優化 ESD 保護，例如 TVS 二極體。當所有這些條件滿足後，ESD 模擬功能實際上已經可以被當作能進行標準 ESD 測試的虛擬的實驗室了，並且給出能足以被您信任的模擬結果。

Sigrity SPEED2000 技術經得起 ESD 模擬的挑戰，並且為虛擬環境提供了一整套工作流程。目標是說明設計工程師獲得在沒有超標準的 ESD 保護設計下不會測試失敗的高速系統設計。

ESD 工作流程利用獨有的混合時域模擬器模擬 ESD 槍電路以及實際的系統結構戰，利用一個預配置的ESD槍模型滿足 IEC61000-4-2 的實驗室測試標準戰，工程師就可以模擬 ESD 事件了。將這個槍模型放置于一個 PCB/封裝版圖的任意位置，就可以模仿真實的 ESD 槍激勵真實的 PCB 時所發生的現象。這個槍模型產生激勵系統的標準電壓電流，同時所有的導體也被模擬進去了。該工具透過電流在一個實際測試環境中流過的路徑捕獲 ESD 電流，並且在器件的引腳測量這個高電壓，這樣就可以告訴工程師板上的 IC 器件是否能經受住 ESD 的影響。工程師就可以決定是否需要加更多的保護，或者多餘的保護是否需要被移除以降低成本。

這裡有一個給設計工程師的小技巧：不要僅僅依靠通過加 TVS 器件來對您的 PCB 進行 ESD 保護。其他的 PCB 器件，例如去耦電容以及衰減電阻，也能提供一定程度的保護。採用 SPEED2000 的工作流程，我們可以很容易地檢查出這些器件對 ESD 保護的貢獻，因此，可以減小 TVS 器件的使用。

當您模擬完您的 PCB 後，我們非常希望得到您的回饋以確認它是否符合 ESD 測試的需求。

相關技術應用影片

	如何模擬 ESD 的影響並確定 TVS 二極體使用數量

原文出處

	How to Be Sure Your PCB Design Is Protected from ESD Events