瞬态二极管、信号传输电路及电子设备的制作方法

本公开涉及一种瞬态二极管、信号传输电路及电子设备。

背景技术：

在电子电路中，电压和电流的瞬态干扰是造成电子电路及电子设备损坏的主要原因。为了解决电压和电流的瞬态干扰对电子电路及电子设备的影响，相关技术主要是在电子电路中增加瞬态二极管(tvs)，可以使得电压和电流的瞬态干扰得到有效抑制，进而保护电子电路及电子设备。

但是，在实施本公开的过程中，发明人发现在电子电路上增加瞬态二极管时会影响信号在传输线路上的传输质量，难以满足信号的传输要求。

技术实现要素：

本公开的一个方面提供了一种瞬态二极管，包括：瞬态二极管本体；以及补偿元件，与上述瞬态二极管本体相连，用于补偿当上述瞬态二极管本体连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少上述瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

可选地，上述瞬态二极管本体包括第一端和第二端；上述第一端与上述补偿元件的一端相连；以及上述第二端用于接地。

可选地，上述瞬态二极管本体的等效电路包括至少一个等效电容，每个等效电容所在的等效支路包括第一端和第二端；上述第一端与上述补偿元件相连；以及上述第二端用于接地。

可选地，上述至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容和至少一个第二等效电容；上述至少一个第一等效电容中的每个的第一端与上述补偿元件的一端相连；上述至少一个第二等效电容中的每个的第一端与上述补偿元件的另一端相连；上述至少一个第一等效电容中的每个的第二端用于接地；以及上述至少一个第二等效电容中的每个的第二端用于接地。

可选地，上述至少一个等效电容包括多个等效电容；上述多个等效电容中的每个的第一端与上述补偿元件的同一端相连；以及上述多个等效电容中的每个的第二端用于接地。

可选地，上述补偿元件包括电感。

可选地，上述电感的电感值与上述瞬态二极管本体对应的等效电容的电容值之间的比值等于预设值。

根据本公开的另一方面，还提供了一种信号传输电路，包括：信号传输线路，用于传输信号；以及上述任一项的瞬态二极管，连接在上述信号传输线路中。

根据本公开的另一方面，还提供了另一种信号传输电路，包括：信号传输线路，用于传输信号；瞬态二极管，连接在上述信号传输线路中，且一端接地；以及补偿元件，连接在上述信号传输线路中，且与上述瞬态二极管的非接地端连接，用于补偿上述瞬态二极管在上述信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少上述瞬态二极管对上述信号传输线路的信号传输质量的影响。

根据本公开的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：上述信号传输电路。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1a示意性示出了根据本公开的实施例的瞬态二极管的示意图；

图1b示意性示出了根据本公开的另一实施例的瞬态二极管的示意图；

图2a示意性示出了根据本公开的实施例的信号传输电路的示意图；

图2b示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输电路的示意图；

图3a示意性示出了根据本公开的实施例的信号传输线路的示意图；

图3b示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输线路的示意图；

图4示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输电路的示意图；

图5a示意性示出了根据本公开的实施例的普通瞬态二极管的电路测试结果仿真图；以及

图5b示意性示出了根据本公开的实施例的经电路补偿后的电路测试结果仿真图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

电压和电流的瞬态干扰是造成电子设备和电子电路的主要原因，常常带来无法估量的损失。电压和电流的瞬态干扰通常来自于电子设备的启停操作，交流电网的不稳定，雷击，静电干扰等。采用瞬态二极管可以抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰，瞬态二极管的外形与普通的二极管的外形基本相同，电路符号也相同，当瞬态二极管的两端经瞬间的高能量冲击时，能以极高的速度使其阻抗降低，同时吸收一个大电流，使得后面的电路元件免受损坏。然而，在信号传输电路中，如果添加瞬态二极管会影响信号在信号传输电路中的传输质量，尤其是针对高速传输的信号。

根据本公开的实施例，提供了一种瞬态二极管，包括瞬态二极管本体和补偿元件。补偿元件与上述瞬态二极管本体相连，用于补偿当上述瞬态二极管本体连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少上述瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

图1a示意性示出了根据本公开的实施例的瞬态二极管的示意图。

如图1a所示，瞬态二极管100包括瞬态二极管本体110和补偿元件120。补偿元件120与瞬态二极管本体110相连，用于补偿当瞬态二极管本体110连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

图1b示意性示出了根据本公开的另一实施例的瞬态二极管的示意图。

如图1b所示，瞬态二极管100包括：瞬态二极管本体110和补偿元件120。补偿元件120与瞬态二极管本体110相连，用于补偿当瞬态二极管本体110连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

通过本公开的实施例，将瞬态二极管本体与补偿元件连接在一起，并且瞬态二极管本体与补偿元件的连接方式多种多样，不仅可以减小瞬态二极管(实际上是瞬态二极管本体)对信号传输的影响，尤其是对高速信号的传输影响，而且可以抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰。

根据本公开的实施例，瞬态二极管本体包括第一端和第二端。第一端与补偿元件的一端相连。以及第二端用于接地。

根据本公开的实施例，瞬态二极管本体可以包括两端，其中一端用于连接补偿元件，另一端用于接地。在这种情况下，通过将瞬态二极管本体接地，可以达到抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰，通过将瞬态二极管本体连接补偿元件，可以达到抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响。

根据本公开的实施例，瞬态二极管本体的等效电路包括至少一个等效电容，每个等效电容所在的等效支路包括第一端和第二端。第一端与补偿元件相连。以及第二端用于接地。

如图1a所示，瞬态二极管本体110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括至少一个等效电容，至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容c1和至少一个第二等效电容c2。需要说明的是，在实际电子电路中，等效电路上存在一定的电阻损耗，如图1a所示的电阻r1和电阻r2。每个等效电容所在的等效支路包括第一端和第二端；第一端与补偿元件相连；以及第二端用于接地。

通过本公开的实施例，瞬态二极管本体可以用等效电路替换，等效电路中可以包括一个等效电容，也可以包括多个等效电容。等效电容的个数可以根据瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变的大小确定。

例如，当瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变非常大时，可以采用多个等效电容，当瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变相对较小时，可以采用一个等效电容。等效电容的具体个数可根据实际情况确定。

根据本公开的实施例，至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容和至少一个第二等效电容。至少一个第一等效电容中的每个的第一端与补偿元件的一端相连。至少一个第二等效电容中的每个的第一端与补偿元件的另一端相连。至少一个第一等效电容中的每个的第二端用于接地。至少一个第二等效电容中的每个的第二端用于接地。

如图1a所示，瞬态二极管本体110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2。当等效电路中存在电阻时，第一等效电容c1的第一端与电阻r1相连后，再与补偿元件120的一端相连，第一等效电容c1的第二端用于接地。第一等效电容c2的第一端与电阻r2相连后，再与补偿元件120的另一端相连，第二等效电容c2的第二端用于接地。

根据本公开的实施例，当等效电容包括第一等效电容c1和第二等效电容c2时，将第一等效电容c1和第二等效电容c2分别连接在补偿元件120的两端。此时，瞬态二极管本体110包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2，瞬态二极管100包括该瞬态二极管本体110和该补偿元件120。

根据本公开的实施例，通过将瞬态二极管本体接地，将第一等效电容c1和第二等效电容c2分别连接在补偿元件120的两端，可以达到抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰，通过将瞬态二极管本体连接补偿元件，可以达到抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响。

根据本公开的实施例，至少一个等效电容包括多个等效电容。多个等效电容中的每个的第一端与补偿元件的同一端相连。多个等效电容中的每个的第二端用于接地。

如图1b所示，瞬态二极管100包括瞬态二极管本体110以及补偿元件120。瞬态二极管本体110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括至少一个等效电容，至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容c1和至少一个第二等效电容c2。需要说明的是，在实际电子电路中，等效电路上存在一定的电阻损耗，如图1b所示的电阻r1和电阻r2。

因此，瞬态二极管本体110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2。当等效电路中存在电阻时，第一等效电容c1的第一端与电阻r1相连后，再与补偿元件120的一端相连，第一等效电容c1的第二端用于接地。第一等效电容c2的第一端与电阻r2相连后，再与补偿元件120的同一端相连，第二等效电容c2的第二端用于接地。

根据本公开的实施例，当等效电容包括第一等效电容c1和第二等效电容c2时，将第一等效电容c1和第二等效电容c2同时连接在补偿元件120的同一端。此时，瞬态二极管本体110包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2，瞬态二极管100包括该瞬态二极管本体110和该补偿元件120。

需要说明的是，如图1b所示的第一等效电容c1和第二等效电容c2同时连接在补偿元件120的左端，第一等效电容c1和第二等效电容c2还可以同时连接在补偿元件120的右端。

根据本公开的实施例，瞬态二极管本体可以用等效电路替换，等效电路中可以包括一个或多个等效电容。当包括等效电路中包括一个等效电容时，可以将该等效电容连接在补偿元件的两端中的其中任意一端。当包括等效电路中包括多个等效电容时，可以将多个等效电容都连接在补偿元件的两端中的其中任意一端，也可以将多个等效电容分布连接在补偿元件的两端。

根据本公开的实施例，通过将瞬态二极管本体110接地，将第一等效电容c1和第二等效电容c2分别连接在补偿元件120的同一端，可以达到抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰，通过将瞬态二极管本体连接补偿元件，可以达到抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响。

根据本公开的实施例，需要说明的是，等效电容与补偿元件的具体连接方式可以根据实际情况确定，当然，需要考虑的是等效电容的连接方式应该达到抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响。根据本公开的实施例，使得等效电容的连接方式多样化，将补偿元件与等效电容连接时，可以结合实际需求进行连接。

根据本公开的实施例，补偿元件包括电感。

如图1b所示，补偿元件120可以是电感。当然也可以采用绕线的方式组成补偿元件。补偿元件只要能够抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响即可，具体组成补偿元件的方式或元件种类不做限定。

根据本公开的实施例，电感的电感值与瞬态二极管本体对应的等效电容的电容值之间的比值等于预设值。

根据本公开的实施例，当补偿元件为电感的情况下，为了实现补偿当瞬态二极管本体连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。电感的电感值与瞬态二极管本体对应的等效电容的电容值之间的比值等于预设值。

根据本公开的实施例，例如，电感的电感值与瞬态二极管本体对应的等效电容的电容值之间的比值等于2500，那么，l＝2500*c。

根据本公开的实施例，提供了一种信号传输电路。该信号传输电路包括信号传输线路和瞬态二极管。信号传输线路用于传输信号。瞬态二极管连接在信号传输线路中。其中，该瞬态二极管包括瞬态二极管本体以及补偿元件，补偿元件与瞬态二极管本体相连，用于补偿当瞬态二极管本体连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

图2a示意性示出了根据本公开的实施例的信号传输电路的示意图。

如图2a所示，该信号传输电路包括信号传输线路201以及瞬态二极管100。信号传输线路201用于传输信号。以及瞬态二极管100连接在信号传输线路201中。该瞬态二极管100包括瞬态二极管本体110以及补偿元件120。补偿元件120与瞬态二极管本体110相连，用于补偿当瞬态二极管本体110连接在信号传输线路201上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管100对信号传输线路201的信号传输质量的影响。

根据本公开的实施例，信号传输电路中包括信号传输线路201和瞬态二极管100，该瞬态二极管100包括瞬态二极管本体110和与瞬态二极管本体110相连的补偿元件120，由于补偿元件120可以补偿当瞬态二极管本体110连接在信号传输线路201上产生的容性阻抗，因此，可以减少瞬态二极管100对信号传输线路201的信号传输质量的影响。

需要说明的是，瞬态二极管本体110用于抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰，瞬态二极管的外形与普通的二极管的外形可以相同，也可以不同。

根据本公开的实施例，如图2a所示，信号传输电路中还可以设置有电子元件202和电子元件203，具体电子元件202和电子元件203的种类不作限定。

根据本公开的实施例，在信号传输线路201的某个位置引入了瞬态二极管本体110带来的容性阻抗突变，这个阻抗突变值的大小和瞬态二极管在信号传输电路上的位置对信号传输都有影响。从阻抗连续性的角度来说，采用补偿元件120能够抵消普通的瞬态二极管容性阻抗突变所带来的影响。通过上述方式，不仅可以减小瞬态二极管(实际上是瞬态二极管本体)对信号传输的影响，尤其是对高速信号的传输影响，而且可以抑制静电等其它原因对电子电路造成的瞬态干扰。

图2b示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输电路的示意图。

如图2b所示，该信号传输电路包括：信号传输线路201，用于传输信号；以及瞬态二极管100，连接在信号传输线路201中。需要说明的是，瞬态二极管100中的瞬态二极管本体110相连在补偿元件120的同一端。

下面结合图3a和图3b，对图2a示出的一种信号传输电路中的信号传输线路作进一步说明。

图3a示意性示出了根据本公开的实施例的信号传输线路的示意图。

如图3a所示，信号传输线路可以用电阻r，电感l，电阻g，电容c等效。

若采用传输线是低损耗传输线，即满足低损耗的近似条件：

r＜＜ωl，g＜＜ωc，根据特性阻抗公式：

因此特性阻抗

图3b示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输线路的示意图。

如图3b所示，信号传输线路可以用电感l，电容c等效。

因此，如图2a或图2b所示的信号传输线路201可用如图3b所示的信号传输线路替换，即可以用电感l，电容c等效信号传输线路。

根据本公开的实施例，提供了一种信号传输电路，包括信号传输线路、瞬态二极管以及补偿元件。信号传输线路用于传输信号。瞬态二极管连接在信号传输线路中，且一端接地。补偿元件连接在信号传输线路中，且与瞬态二极管的非接地端连接，用于补偿瞬态二极管在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。

图4示意性示出了根据本公开的另一实施例的信号传输电路的示意图。

如图4所示，信号传输线路201，用于传输信号。瞬态二极管110，连接在信号传输线路201中，且一端接地。以及补偿元件120，连接在信号传输线路201中，且与瞬态二极管110的非接地端连接，用于补偿瞬态二极管110在信号传输线路201上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管110对信号传输线路201的信号传输质量的影响。

瞬态二极管110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括至少一个等效电容，至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容c1和至少一个第二等效电容c2。需要说明的是，在实际电子电路中，等效电路上存在一定的电阻损耗，如图4所示的电阻r1和电阻r2。

因此，瞬态二极管110可以用等效电路替换，等效电路中可以包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2。当等效电路中存在电阻时，第一等效电容c1的第一端与电阻r1相连后，再与补偿元件120的一端相连，第一等效电容c1的第二端用于接地。第一等效电容c2的第一端与电阻r2相连后，再与补偿元件120的同一端相连，第二等效电容c2的第二端用于接地。

根据本公开的实施例，当等效电容包括第一等效电容c1和第二等效电容c2时，将第一等效电容c1和第二等效电容c2同时连接在补偿元件120的同一端。此时，瞬态二极管110包括第一等效电容c1、第二等效电容c2、电阻r1和电阻r2。

需要说明的是，如图4所示的第一等效电容c1和第二等效电容c2同时连接在补偿元件120的左端，第一等效电容c1和第二等效电容c2还可以同时连接在补偿元件120的右端。

根据本公开的实施例，瞬态二极管可以用等效电路替换，等效电路中可以包括一个或多个等效电容。当包括等效电路中包括一个等效电容时，可以将该等效电容连接在补偿元件的两端中的其中任意一端。当包括等效电路中包括多个等效电容时，可以将多个等效电容都连接在补偿元件的两端中的其中任意一端，也可以将多个等效电容分布连接在补偿元件的两端。

需要说明的是，等效电容与补偿元件的具体连接方式可以根据实际情况确定，当然，需要考虑的是等效电容的连接方式应该达到抵消普通的瞬态二极管在电子电路上的容性阻抗突变所带来的影响。根据本公开的实施例，使得等效电容的连接方式多样化，将补偿元件与等效电容连接时，可以结合实际需求进行连接。

图5a示意性示出了根据本公开的实施例的普通瞬态二极管的电路测试结果仿真图，即没有设计补偿电路的信号传输电路传输信号时的眼图测试。

如图5a所示，横坐标表示时间，纵坐标表示电压值。从时域仿真结果可以看出不设计补偿电路的结果最高点为c1点，电压为274mv，a点与b点之间的时间跨度为94ps，在进行时域仿真前初始值为0。

图5b示意性示出了根据本公开的实施例的经电路补偿后的电路测试结果仿真图，即设计了补偿电路的信号传输电路传输信号时的眼图测试。

如图5b所示，横坐标表示时间，纵坐标表示电压值。从时域仿真结果可以看出设计补偿电路的结果最高点为c2点，电压为330mv，a点与b点之间的时间跨度为94ps。

由此可见，从时域仿真结果很明显可以看出，在相同时间情况下，设计补偿电路的结果(330mv，94ps)比不设计补偿电路的结果(274mv，94ps)要好很多(56mv)。

因此，根据本公开的实施例，采用补偿元件的信号传输电路，能够抵消普通的瞬态二极管容性阻抗突变所带来的影响，可以减小瞬态二极管(实际上是瞬态二极管本体)对信号传输的影响，尤其是对高速信号的传输影响。

根据本公开的实施例，提供了另一种电子设备，该电子设备包括信号传输电路。其中，该信号传输电路包括信号传输线路以及瞬态二极管。信号传输线路用于传输信号。瞬态二极管连接在信号传输线路中。其中，该瞬态二极管包括瞬态二极管本体以及补偿元件，补偿元件与瞬态二极管本体相连，用于补偿当瞬态二极管本体连接在信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少瞬态二极管对信号传输线路的信号传输质量的影响。根据本公开的实施例，瞬态二极管本体包括第一端和第二端。第一端与补偿元件的一端相连。以及第二端用于接地。根据本公开的实施例，瞬态二极管本体的等效电路包括至少一个等效电容，每个等效电容所在的等效支路包括第一端和第二端；第一端与补偿元件相连；以及第二端用于接地。根据本公开的实施例，至少一个等效电容包括至少一个第一等效电容和至少一个第二等效电容。至少一个第一等效电容中的每个的第一端与补偿元件的一端相连。至少一个第二等效电容中的每个的第一端与补偿元件的另一端相连。至少一个第一等效电容中的每个的第二端用于接地。以及至少一个第二等效电容中的每个的第二端用于接地。根据本公开的实施例，至少一个等效电容包括多个等效电容。多个等效电容中的每个的第一端与补偿元件的同一端相连。以及多个等效电容中的每个的第二端用于接地。根据本公开的实施例，补偿元件包括电感。根据本公开的实施例，电感的电感值与瞬态二极管本体对应的等效电容的电容值之间的比值等于预设值。

根据本公开的实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括信号传输电路。其中，该信号传输电路包括信号传输线路、瞬态二极管以及补偿元件。信号传输线路用于传输信号。瞬态二极管，连接在上述信号传输线路中，且一端接地。补偿元件连接在上述信号传输线路中，且与上述瞬态二极管的非接地端连接，用于补偿上述瞬态二极管在上述信号传输线路上产生的容性阻抗，以减少上述瞬态二极管对上述信号传输线路的信号传输质量的影响。

根据本公开的实施例，上述电子设备可以是智能手机，平板电脑，服务器等其他终端设备，电子设备中的信号传输电路将在本公开的其他实施例中详细描述，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，通过包含上述信号传输电路的电子设备，可以达到减小或消除瞬态二极管容性阻抗突变对信号传输线路传输信号的影响，使得信号在信号传输线路上传输时更加高效，并且传输质量高，进而提高了电子设备的性能。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。