静电放电事件检测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了用于检测对象造成的静电放电事件的装置，所述装置包括：接收器，所述接收器用于与所述对象形成第一电容耦合并且与接地端形成第二电容耦合；和第一放电路径，所述第一放电路径用于使所述第二电容耦合向所述接地端放电，使得由所述对象造成的静电放电事件在第一时间间隔内以一定量对所述第二电容耦合进行充电，所述第一时间间隔显著小于所述第二电容耦合通过所述第一放电路径以相同量放电所花费的第二时间间隔At2。
【专利说明】静电放电事件检测器
[0001]相关专利申请
[0002]本专利申请要求于2012年4月26日提交的美国专利申请13/456，367的优先权，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入。
【技术领域】
[0003]本发明涉及用于检测、测量和连续监测静电放电(ESD)事件的系统和方法。
【背景技术】
[0004]现有非接触式ESD事件检测器主要基于两个对象之间非常快速的电荷转移所引起的高频电磁福射。
[0005]例如，来自科利登技术公司(Credence Technologies)的ESD事件检测器(美国专利N0.6，563，319)因ESD事件而在振铃电路中形成松弛振荡信号。随后，信号穿过高频放大器到达包络检测器。检测器输出端上的DC电压随后被认为是与ESD事件振幅成比例。然而，带有适当光谱分量的其他信号可能引起误检。另外，检测器输出端上的DC电压可能很大程度上取决于ESD上升时间。另外，ESD事件的下降沿还可形成造成干扰并可导致不准确输出的振铃。
[0006]来自3M的ESD事件检测器(美国专利N0.7，525，316)使用模数采样和用于数字信号处理的微处理器来在ESD事件和其他信号(诸如电磁干扰(EMI))之间进行区分。此装置可能无法识别多个连续的ESD事件，因为检测每个ESD事件需要相对长的采样时间。另夕卜，采样和数字信号处理均需要高功率消耗。因此，使用这种方法时，可能不易使用电池电源。
[0007]现有技术还包括US, 5，315，255、US, 5，719，502、US, 5，903，220 和 US, 6，563，319。
【发明内容】
[0008]在本发明的第一特异表达中，提供用于检测对象造成的静电放电事件的装置，该装置包括:
[0009]接收器，该接收器用于与对象形成第一电容耦合并且与接地端形成第二电容耦合；和
[0010]第一放电路径，该第一放电路径用于使第二电容耦合向接地端放电，使得对象造成的静电放电事件在第一时间间隔At1内以一定量对第二电容I禹合进行充电，第一时间间隔At1显著小于第二电容耦合通过第一放电路径以相同量放电所花费的第二时间间隔
Δ t2o
[0011]At1可比At2小至少10倍。作为另外一种选择，At1可比At2小至少100倍。该装置还可包括第二放电路径，该第二放电路径用于使第二电容耦合向接地端放电，该装置能够在第一放电路径和第二放电路径之间进行选择。通过第二路径的放电时间可显著小于通过第一路径的放电时间。
[0012]该装置还可包括用于在第一放电路径和第二放电路径之间进行切换的换向装置。该装置还可包括处理器，该处理器用于控制换向装置的切换。该装置还可包括低通滤波器，该低通滤波器用于阻挡输出电压信号的射频信号，以产生滤波后的电压信号。该装置还可包括放大器，该放大器被布置用于将接收器的输出阻抗匹配至低通滤波器的输入阻抗。
[0013]该装置还可包括峰值检测电路，该峰值检测电路用于输出滤波后的电压信号的峰值电压，ESD事件的量值基于该峰值电压来确定。处理器可被布置用于在从峰值检测电路获得峰值电压之后从第一放电路径切换至第二放电路径。
[0014]处理器可被布置用于在获得峰值电压之后复位峰值检测电路。峰值检测电路可包括正峰值检测器和负峰值检测器。该装置还可包括反相器，该反相器用于使滤波后的电压信号反相以产生反向输出信号，并且其中反向输出信号由负峰值检测器接收。该装置还可包括脉冲生成电路系统，该脉冲生成电路系统被布置用于基于反向输出信号生成触发脉冲。
[0015]处理器可以是在低功率待机模式和活动模式之间可操作的，并且其中该处理器被布置用于在检测到触发脉冲时从低功率待机模式切换至活动模式。脉冲生成电路系统可包括反相微分放大器，该反相微分放大器用于产生与反向输出信号的一阶导数成比例的放大输出信号，触发脉冲基于放大输出信号来生成。主要放电路径可包括电阻器，并且输出电压信号被布置用于通过电阻器放电。
[0016]在本发明的第二特异表达中，提供检测对象造成的静电放电事件的方法，该方法包括:
[0017]在接收器和对象之间形成第一电容耦合，该接收器还与接地端形成第二电容耦合；
[0018]由于对象造成的静电放电事件，在第一时间间隔At1内以一定量对第二电容耦合进行充电；以及
[0019]使第二电容耦合经由第一放电路径在第二时间间隔At2中以相同量向接地端放电，其中第一时间间隔At1显著小于时间间隔At2。
[0020]该方法还可包括在第一放电路径和第二放电路径之间进行切换，以便使第二电容耦合向接地端放电。通过第二放电路径的放电时间可显著小于通过第一放电路径的放电时间。该方法还可包括由处理器控制从第一放电路径到第二放电路径的切换。该方法还可包括对输出电压信号进行滤波以阻挡输出电压信号的射频信号，以产生滤波后的电压信号。该方法还可包括由峰值检测电路检测滤波后的电压信号的峰值，输出滤波后的电压信号的峰值电压，以及基于峰值电压确定ESD事件的量值。
[0021]该方法还可包括在确定ESD事件的量值之后复位峰值检测电路。检测滤波后的电压信号的峰值可包括检测滤波后的电压信号的正峰值或负峰值。
[0022]该方法还可包括使滤波后的电压信号反相以产生反向输出信号，并且检测滤波后的电压信号的峰值的步骤包括检测反向输出信号的负峰值。该方法还可包括基于反向输出信号生成触发脉冲。处理器可以是在低功率待机模式和活动模式之间可操作的，并且该方法包括在检测到触发脉冲时使该处理器从低功率待机模式切换至活动模式。该方法还可包括产生与反向输出信号的一阶导数成比例的放大输出信号，以及基于放大输出信号生成触发脉冲。
[0023]在本发明的第三特异表达中，提供ESD事件检测器，该ESD事件检测器包括:
[0024]接收器，该接收器用于接收对象生成的电磁辐射并且用于与对象形成第一电容耦合；
[0025]在接收器和接地端之间的第二电容耦合，该第二电容耦合用于与第一电容耦合形成电容分压器，该电容分压器被布置用于根据电磁福射的充电电压来产生跨第二电容I禹合的输出电压信号，该输出电压信号用于确定ESD事件的量值；
[0026]第一放电路径，该第一放电路径被布置为与第二电容耦合电并联，以使第二电容奉禹合能够放电；和
[0027]换向装置，该换向装置用于在第一放电路径和第二放电路径之间选择性地进行切换，第二放电路径允许第二电容耦合比经由主要放电路径更快速地放电。
[0028]在本发明的第四特异表达中，提供检测ESD事件的方法，该方法包括:
[0029](i)由接收器接收来自对象的电磁辐射，该接收器与对象形成第一电容耦合；
[0030](ii)根据电磁辐射的充电电压来获得跨第二电容耦合的输出电压信号，第二电容率禹合与第一电容稱合形成电容分压器；
[0031](iii)基于输出电压信号确定ESD事件的量值；
[0032](iv)使第二电容耦合通过被布置为与第二电容耦合电并联的第一放电路径放电；以及
[0033](V)在确定量值时，从第一放电路径切换至第二放电路径，以允许第二电容耦合比经由主要放电路径更快速地放电。
[0034]在本发明的第五特异表达中，提供检测ESD事件的方法，该方法包括:
[0035]在ESD事件之前使探针放电，以及
[0036]在ESD事件之后测量探针的峰值DC电压作为ESD事件的振幅的指示。
[0037]该方法还可包括对探针的电压进行低通滤波。放电的步骤可包括提供电阻器，该电阻器连接在探针和接地端之间。电阻器可具有一定值，该值使探针在连续ESD事件之间(例如，在若干微秒内)显著放电，同时仍然允许探针保持被充电足够长时间以完成测量。放电的步骤可包括在已测量峰值DC电压之后直接将探针切换至接地端。
[0038]一个或多个实施例可具有以下优点:
[0039]-所测量的探针静电荷(或电压)的改变可与ESD事件之前和之后的对象电位差成正比；
[0040]-可区分ESD事件与带有非ESD性质的其他噪声尖峰，因为例如EMI可能并不显著改变平均探针静电荷(或电压)；
[0041]-可避免用于识别ESD事件的快速信号采样和复杂信号处理；
[0042]-结果可不取决于对象模型(CDM、HBM或MM)或放电尖峰脉冲宽度和上升时间；
[0043]-可消除由RF波反射或干扰引起的测量误差；
[0044]-可避免用于高频前端的大功率消耗部件；
[0045]-可使该装置处于深度睡眠模式并且正好在ESD事件发生时唤醒；
[0046]-可将该装置容纳在便携电池超低功率系统中以进行连续监测；和/或
[0047]-该装置可以是更紧凑的。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]现将参考附图对本发明的实施例进行描述，其中:
[0049]图1是根据本发明的实施例的等效电路图模型概念；
[0050]图2是图1中的等效电路的理想化探针电压的图；
[0051]图3A是针对不同ESD电压值的实际探针电压的图；
[0052]图3B是针对非ESD事件的实际探针电压的图；
[0053]图4A是针对ESD事件的实际探针电压和低通滤波器输出的图；
[0054]图4B是针对非ESD事件的实际探针电压和低通滤波器输出的图；
[0055]图5A是针对没有来自微控制器的放电路径切换情况下的负ESD事件的实际低通滤波器输出、微分放大器输出和峰值检测器输出的图；
[0056]图5B是针对在来自微控制器的放电路径切换情况下的负ESD事件的实际低通滤波器输出、微分放大器输出和峰值检测器输出的图；
[0057]图6是针对不同放电电压值情况下的负ESD事件的实际低通滤波器输出和峰值检测器输出的图；
[0058]图7A是针对单个ESD事件的实际探针电压、低通滤波器输出和峰值检测器输出的图；
[0059]图7B是针对多个ESD事件的实际探针电压、低通滤波器输出和峰值检测器输出的图；
[0060]图8是根据示例性实施例的ESD测量和监测装置的框图；
[0061]图9是图8中的ESD测量和监测装置的电路图；以及
[0062]图10是用于图8中的ESD测量和监测装置的微控制器算法的流程图。
【具体实施方式】
[0063]在图8中，根据示例性实施例示出ESD检测器。与美国专利N0.7，525，316中的检测器相比，该检测器的功率消耗较低、检测事件更为快速并且更为准确。该检测器包括探针34、连接在探针34和接地端60之间的电阻器37、连接在探针34和接地端60之间的常开开关35(或者一般来讲，换向装置)、对探针34电压进行滤波的低通滤波器(LPF)41以及保持低通滤波器41的峰值输出电压的峰值电压检测器43、46。
[0064]如所提及的，当ESD事件发生时，在检测器附近、带有某一电压的静电荷的对象向接地端快速放电。因此，示例性实施例中的探针初始被电容充电至与对象原始电压成正比的电平。因此，可以测量探针34的峰值电荷，以给出ESD事件的振幅的量度。由于EMI和其他非ESD事件将不会显著地对探针34进行充电，因此这个量度可以相对准确地表示ESD事件的振幅。
[0065]电阻器37被设置用于在稳态下使探针34放电。这确保在ESD事件之前的探针34为0V，并且不会被预先充电从而可能引起不准确的结果。相似地，电阻器37不应使探针太迅速地放电，否则探针将无法测量ESD事件的振幅。此外，电阻器37的值还被布置用于是小到足以使得在两个ESD事件之间(为至少几微秒长)完全放电的值。
[0066]低通滤波器41被设置用于从探针电压中去除高频噪声，以允许测量探针34所存储的来自ESD事件的电荷。
[0067]一对峰值电压检测器43、46被设置用于获得低通滤波器41的峰值输出。紧接在ESD已将最大量的电荷转移至探针34之后，理想地，低通滤波器41应传递此值，该值随后由峰值电压检测器43、46检测并保持。
[0068]开关35被设置用于在已测量峰值低通滤波器41电压之后使探针34迅速地放电。一旦探针34已放电，就有可能寄存下一 ESD事件。这允许快速检测多个连续的ESD事件。
[0069]为解释检测器的操作，在图1中示出简化等效电路图。当探针3被放置在对象I附近时，在对象I和探针之间形成虚拟电容器(Cl)2。在探针3和接地端8之间形成表示它们之间的共同等效电容的另一虚拟电容器(C2) 4。
[0070]C24主要与连接在探针(天线)3和检测器PCB之间的屏蔽RF电缆的电容相关联。作为另外一种选择，电容可以来自PCB、或来自添加的电容器。应当理解，包括增加的电容以具体地在遇到足够高量值的ESD放电情况下降低信号值。
[0071]C12和C24表示在对象I充电电压V和探针电压之间的电容分压器。虚拟开关5 (Sffl)模拟ESD，并且当SW15闭合时，此模拟在对象I触摸接地端8期间发生静电放电的情况。电阻器7被设置用于C24的稳态放电。开关6(SW2)在ESD测量完成之后使C24迅速地放电。
[0072]如果对象电势是V，那么Cl充电电压是:
[0073]Vl = V*C2/(C1+C2)
[0074]并且C2充电电压是:
[0075]V2 = V*C1/(C2+C1)。
[0076]假设C1〈〈C2并且因此假设Vl ^ V并且V2〈〈V1。这是因为C24由于电缆绝缘和紧密的电极间距而是相对较高的。由于在对象和探针之间的距离较大并且作为电介质的空气的介电常数较低，因此C12较小。
[0077]电阻器值R应当小到足以使C2在若干毫秒内完全放电，但不应当允许在几十纳秒内发生的ESD期间进行任何显著放电。这并不影响Vl并且其值随V变化。
[0078]该装置可以为电接地的，即使是在手持时也是如此。
[0079]图2例示ESD事件之前和之后的V2。初始状况9是这样的:对象处于电压V，C24已完全放电，并且C12被充电至近似于对象电压V。在时间tl处，SW15闭合，并且对象I在若干纳秒内放电，并且对象电压V突然下降至零。C12仍然处于V，但其极性反转，使得C12和C24并联连接。在电荷重新分布阶段10期间，C22电压增大并且在时间t2处达到其最大值Vmax = -V*C1/ (C1+C2)。Vmax的符号与初始对象电势V相反。因此，带负电的对象和ESD将会造成正V2。
[0080]在t2之后，在放电阶段11期间，电阻器7以指数方式使C24放电。在t2至t3期间，测量Vmax以估计ESD电压V。在t3处，SW26由图8中的检测器的微控制器56闭合。这使C44在复位阶段12期间立即放电。在t4之后，检测器准备好检测和测量下一 ESD。
[0081]从tl到t2的时间(Atl)比τ = C2*R (C24放电时间常数)小得多。因此，在Λ tl期间，电阻器7并不使C24显著地放电。
[0082]因此，ESD测量是基于ESD事件发生时的探针电压改变。电阻器7 ( S卩，图8的电阻器37的等同物)可以将缓慢探针电压变化和快速探针电压变化分开。开关6( S卩，图8的开关35的等同物)允许在极短时间间隔内测量和检测多个ESD事件。
[0083]图3A中示出针对ESD事件在从200V至1200V的不同初始对象电势下的实际探针电压13。图3B中示出非ESD事件形成的信号15。在ESD事件的情况下，信号13中的每一个具有DC电压分量14，并且在EMI信号15中并不存在DC电压分量。这个DC电压14与初始对象充电电压V成正比，并且该电压分量在信号中的存在可以用来区分ESD和非ESD。
[0084]可测量DC电压14并且滤除其RF影响。这可通过使得输出探针电压穿过低通滤波器41来实现。图4A和图4B中对应地示出ESD和EMI两者的滤波之前和之后的电压。图4A描绘在ESD事件发生时获得的RF信号，并且由于时间事件相当短，示波器使用500纳秒的时标。此外，在此实例下，低通滤波器具有10微秒的时间常数。测量是基于图9中实现的电路进行。探针电压在图4A和图4B中注释为单元增益放大器原始输入。如图4B所示，低通滤波器输出电压18在输入EMI19的情况下等于零。对于ESD，在抑制RF分量17之后，低通滤波器电压增大至某一最大值，并且随后开始缓慢减小。输出信号的上升时间由低通滤波器时间常数确定。优选地，10微秒的时间常数可足以抑制由任何ESD RF辐射所引起的高频信号光谱分量。
[0085]现将更详细地描述图8中示出的检测器。探针(天线)34具有相关联的输入电容器36。开关35由来自微控制器56的逻辑信号59控制。来自探针34的电压38由单元增益放大器39交接至低通滤波器41，以将高输出天线阻抗匹配至低通滤波器41的低输入阻抗。因此，电压38被输出为随后被提供给低通滤波器41的电压40。低通滤波器41通过反相器44经由连接部42间接连接至被分配用于正极性ESD事件的第一峰值电压检测器43，并且经由连接部45直接连接至被分配用于负极性ESD事件的第二峰值电压检测器46。反相器44连接至微分放大器50。微分放大器50的输出51可以是负的和正的，这取决于ESD极性，并且该输出分别被供应至反相放大器52和非反相放大器53。放大器52、53均具有单元增益，并且它们的输出端54和55分别连接至微控制器56的不同中断输入端，以区分正ESD和负ESD。微控制器56还为峰值电压检测器43、46两者提供复位信号48并且为开关35提供控制信号59。另外，峰值电压检测器43、46均分别向微控制器56提供输出信号49、47，输出信号49、47分别表示正ESD事件和负ESD事件的振幅。通过使用SPI接口 57，微控制器56管理无线数据传输单元58以便进行连续ESD监测。
[0086]图5A不出微分放大器输出21和来自低通滤波器的输出20。虚线表不微分放大器由无限值电压源供电时的理论响应。对于实际-5V负供电电压，微分放大器的输出21被限制在负供电电平(对于相反符号ESD则是正供电电平)上。在这个信号从OV改变成-5V时，该信号将用于中断微控制器56。另外示出峰值保持检测器输出22。
[0087]在图5B中示出针对负对象电荷V由微控制器56进行的ESD检测和测量的序列。当ESD事件使得低通滤波器输出电压23增大时,微分放大器输出21生成用于微控制器56的中断信号24。微控制器56复位峰值检测器25，等待一段时间间隔tl以确保低通滤波器输出电压达到其最大值，并且闭合开关35以便电容器36放电。这种延迟可例如是LPF时间常数的2倍。在时间间隔t3内，由微控制器56提供对峰值检测器输出电压的测量，并且随后，微控制器56再次复位峰值检测器25。
[0088]在图6中，针对从400V到1100V的放电电压值提供低通滤波器的输出电压26和峰值检测器的输出电压27。
[0089]在图7A中示出单个ESD事件测量的处理速度。输入探针电压28、低通滤波器的输出29和峰值检测器输出30示出:ESD事件的检测和测量花费略多于20微秒的时间。这个时间可通过使用更快速的微控制器来进一步减少。
[0090]图7B示出多个ESD事件检测和测量。探针输出电压31、低通滤波器输出电压32和峰值检测器输出电压33示出:70微秒是在此实例下执行实验时被检测的两个ESD事件之间的最短时间。
[0091]在图9中示出图8中的装置的特定电路具体实施。如所提及的，ESD事件造成探针61、电容器62、电阻器64和常开开关63上的电压脉冲。单兀增益放大器65将探针61输出阻抗匹配至一阶模拟低通滤波器的输入，该一阶模拟低通滤波器利用电阻器69、电容器70和运算放大器(OPAMP) 71来实现。OPAMP 71连接至利用电阻器72、73以及运算放大器(OPAMP) 74实现的单元增益反相放大器。这继而连接至利用电容器75、电阻器76以及运算放大器(OPAMP) 77实现的微分放大器。
[0092]OPAMP 77的输出在图5A中示出为电压21，并且在图5B中示出为电压24。电容器75和电阻器76的值确定微分增益，微分增益被选择成在ESD事件发生时使OPAMP 77立即饱和以提供中断，以唤醒微控制器66。微控制器66通过有线串行外围接口(SPI)连接部67连接至无线数据传输单元68 (类似于图8的无线数据传输单元58)，以便进行连续ESD监测。还将理解，微分放大器输出21的值是基于电容器75和电阻器76以及分别从图5A和图5B可观察到的中断信号24来选择。一旦探针电荷基本上耗散，微分放大器就不饱和并且电容器75随后开始从电源轨充电，该电容器75在充满电时引起输出电压的饱和。当闭合开关63时,微分放大器在相反电源轨处再次饱和。
[0093]OPAMP 77连接至包括电阻器96、97和运算放大器(OPAMP) 98的第二单元增益反相放大器的输入端。OPAMP 98通过由电阻器99和二极管100构成的二极管限制器连接至微控制器中断输入端104。二极管限制器100的目的在于阻挡来自微控制器中断输入端的负电压分量(该分量在反相之后与微分放大器输出端的正分量相关)。因此，负ESD事件引起微控制器66的中断输入端104上的正电压脉冲。
[0094]当ESD事件为正时，它在微分放大器输出端上形成正脉冲，该正脉冲穿过同相第二单元增益运算放大器101和第二二极管限制器(电阻器102和二极管103)到达微控制器中断输入端105。二极管限制器103的目的在于阻挡来自微控制器中断输入端的负电压分量(该分量与微分放大器输出端的负分量相关)。因此，正ESD事件引起微控制器66的中断输入端105上的正电压脉冲。中断104和105因此分别寄存负ESD事件和正ESD事件以唤醒微控制器66并且指示何时复位峰值电压检测器。
[0095]另外从图9将显而易见的是，对于正ESD，运算放大器(OPAMP) 82、84的输入端连接至运算放大器(OPAMP) 74的输出端，并且对于负ESD，运算放大器(OPAMP) 91、95的输入端连接至OPAMP 71的输出端。
[0096]峰值检测器被设置用于测量ESD事件的振幅。在正ESD事件的情况下，来自运算放大器74的正脉冲通过电压限制器(电阻器78和二极管79)到达第一峰值检测器的输入端。此检测器包括运算放大器(0?八1^)82和84、二极管83、电阻器80、85、86以及电容器81。OPAMP 84连接至微控制器66的ADC (模数转换器)输入端106。
[0097]相似地，在负ESD的情况下，来自低通滤波器的输出端的正脉冲通过二极管限制器(包括电阻器87和二极管88)到达第二峰值检测器(包括运算放大器91和95、二极管92、电阻器90、93、94和电容器89)。第二峰值检测器的输出端连接至微控制器66的ADC输入端107。
[0098]在A/D转换完成并且完成测量之后(这可根据微控制器66的A/D状态寄存器中存储的设置-转换-就绪位的状态来确定)，微控制器66根据其数字输出108复位两个峰值检测器。
[0099]在图10中示出微控制器固件算法。该装置通电并且在108处启动微控制器66。当在109处完成电子电路、微控制器内部装置和引脚的所有初始设置时，微控制器66在110处进入超低功率睡眠模式。在此睡眠模式期间，所有模拟电路系统通电，但是由于并未使用高频分量和通用CMOS运算放大器,所以功率消耗通常是几μ A。例如,Texas Instruments型号MSP430具有消耗少于I μ A的低功率模式4。正常来讲，当未进入睡眠模式时，仅在无线RF模块通电以进行数据传输时电流显著较高。该电流的值为约200 μ Α。
[0100]当ESD事件发生时，在111处，微控制器66唤醒，并且在112处检查该ESD事件是正ESD事件还是负ESD事件。当ESD事件为负时113，结果是从中断107读取，并且当ESD事件为正时114，结果是从中断106读取。首先，在115(118)处，微控制器66禁用所有中断并且复位两个峰值检测器，以移除它们输出端上的任何可能的残余电压。随后，算法等待一定延迟，以确保低通滤波器输出电压已经达到其最大值。延迟时间可以为低通滤波器时间常数的两倍。随后，在116(119)处，发生适当峰值检测器输出的模数转换，之后是启动开关63以使电容62放电。提供一定延迟以确保探针已完全放电。随后，在117(120)处，复位峰值检测器输出，清空所有中断标记，并且将测量数据存储在微控制器RAM转移缓冲器中。
[0101]该装置在以下两种情况下使用RF信道来传输测量数据。当传输缓冲器因多个ESD事件而已满时，或在时间段已到期一定时间之后，并且不存在新的ESD事件但缓冲器121中仍存在一些内容。如果并不需要传输，那么在122处，微控制器66可直接返回低功率睡眠模式。否则，RF模块在124处传输所有数据并且清空传输缓冲器，并且在125处返回睡眠模式。
[0102]所述实施例不应被理解为限制性的。例如，在图8和图9中，微控制器56/66用于控制各种操作，但应理解，一般来讲，可以使用可包括微控制器55/56、嵌入式控制器以及微处理器的处理器或者任何合适形式的处理器。
[0103]项目I是一种用于检测对象造成的静电放电事件的装置，该装置包括:
[0104]接收器，该接收器用于与对象形成第一电容耦合并且与接地端形成第二电容耦合；和
[0105]第一放电路径，该第一放电路径用于使第二电容耦合向接地端放电，使得对象造成的静电放电事件在第一时间间隔At1内以一定量对第二电容I禹合进行充电，第一时间间隔At1显著小于第二电容耦合通过第一放电路径以相同量放电所花费的第二时间间隔
Δ t2o
[0106]项目2是根据项目I所述的装置，其中At1比At2小至少10倍。
[0107]项目3是根据项目I所述的装置，其中Λ &比Λ t2小至少100倍。
[0108]项目4是根据项目I所述的装置，还包括第二放电路径，该第二放电路径用于使第二电容耦合向接地端放电，该装置能够在第一放电路径和第二放电路径之间进行选择。
[0109]项目5是根据项目4所述的装置，其中通过第二路径的放电时间显著小于通过第一路径的放电时间。
[0110]项目6是根据项目4所述的装置，还包括换向装置，该换向装置用于在第一放电路径和第二放电路径之间进行切换。
[0111]项目7是根据项目6所述的装置，还包括处理器，该处理器用于控制换向装置的切换。
[0112]项目8是根据项目7所述的装置，还包括低通滤波器，该低通滤波器用于阻挡输出电压信号的射频信号，以产生滤波后的电压信号。
[0113]项目9是根据项目8所述的装置，还包括放大器，该放大器被布置用于将接收器的输出阻抗匹配至低通滤波器的输入阻抗。
[0114]项目10是根据项目9所述的装置，还包括峰值检测电路，该峰值检测电路用于输出滤波后的电压信号的峰值电压，ESD事件的量值基于该峰值电压来确定。
[0115]项目11是根据项目10所述的装置，其中处理器被布置用于在从峰值检测电路获得峰值电压之后从第一放电路径切换至第二放电路径。
[0116]项目12是根据项目11所述的装置，其中处理器被布置用于在获得峰值电压之后复位峰值检测电路。
[0117]项目13是根据项目10所述的装置，其中峰值检测电路包括正峰值检测器和负峰值检测器。
[0118]项目14是根据项目13所述的装置，还包括反相器，该反相器用于产生滤波后的电压信号的反向输出信号，并且其中反向输出信号是由负峰值检测器接收。
[0119]项目15是根据项目14所述的装置，还包括脉冲生成电路系统，该脉冲生成电路系统被布置用于基于反向输出信号产生触发脉冲。
[0120]项目16是根据项目15所述的装置，其中处理器是在低功率待机模式和活动模式之间可操作的，并且其中处理器被布置用于在检测到触发脉冲时从低功率待机模式切换至活动模式。
[0121]项目17是根据项目15所述的装置，其中脉冲生成电路系统包括反相微分放大器，该反相微分放大器用于产生与反向输出信号的一阶导数成比例的放大输出信号，触发脉冲基于放大输出信号来生成。
[0122]项目18是根据项目I所述的装置，其中主要放电路径包括电阻器，并且输出电压信号被布置用于通过电阻器来放电。
[0123]项目19是一种检测对象造成的静电放电事件的方法，该方法包括:
[0124]在接收器和对象之间形成第一电容耦合，该接收器还与接地端形成第二电容耦合；
[0125]由于对象造成的静电放电事件，在第一时间间隔At1内以一定量对第二电容耦合进行充电；以及
[0126]使第二电容耦合经由第一放电路径在第二时间间隔At2内以相同量向接地端放电，其中第一时间间隔At1显著小于时间间隔At2。
[0127]项目20是根据项目19所述的方法，还包括在第一放电路径和用于使第二电容耦合向接地端放电的第二放电路径之间进行切换。
[0128]项目21是根据项目20所述的方法，其中通过第二放电路径的放电时间显著小于通过第一放电路径的放电时间。
[0129]项目22是根据项目20所述的方法，还包括由处理器控制从第一放电路径至第二放电路径的切换。
[0130]项目23是根据项目22所述的方法，还包括对输出电压信号进行滤波以阻挡输出电压信号的射频信号，以产生滤波后的电压信号。
[0131]项目24是根据项目23所述的方法，还包括由峰值检测电路检测滤波后的电压信号的峰值、输出滤波后的电压信号的峰值电压、以及基于峰值电压来确定ESD事件的量值。
[0132]项目25是根据项目24所述的方法，还包括在确定ESD事件的量值之后复位峰值检测电路。
[0133]项目26是根据项目24所述的方法，其中检测滤波后的电压信号的峰值的步骤包括检测滤波后的电压信号的正峰值或负峰值。
[0134]项目27是根据项目24所述的方法，还包括使滤波后的电压信号反相以产生反向输出信号，并且检测滤波后的电压信号的峰值的步骤包括检测反向输出信号的负峰值。
[0135]项目28是根据项目27所述的方法，还包括基于反向输出信号生成触发脉冲。
[0136]项目29是根据项目28所述的方法，其中处理器是在低功率待机模式和活动模式之间可操作的，并且该方法包括在检测到触发脉冲时将处理器从低功率待机模式切换至活动模式。
[0137]项目30是根据项目29的方法，还包括产生与反向输出信号的一阶导数成比例的放大输出信号，并且基于放大输出信号生成触发脉冲。
[0138]项目31是ESD事件检测器，包括:
[0139]接收器，该接收器用于接收对象生成的电磁辐射并且用于与对象形成第一电容耦合；
[0140]在接收器和接地端之间的第二电容耦合，该第二电容耦合用于与第一电容耦合形成电容分压器，该电容分压器被布置用于根据电磁福射的充电电压来产生跨第二电容I禹合的输出电压信号，该输出电压信号用于确定ESD事件的量值；
[0141]第一放电路径，该第一放电路径被布置为与第二电容耦合电并联，以使第二电容奉禹合能够放电；和
[0142]换向装置，该换向装置用于在第一放电路径和第二放电路径之间选择性地进行切换，第二放电路径允许第二电容耦合比经由主要放电路径更快速地放电。
[0143]项目32是检测ESD事件的方法，该方法包括:
[0144](i)由接收器接收来自对象的电磁辐射，该接收器与对象形成第一电容耦合；
[0145](ii)根据电磁辐射的充电电压来获得跨第二电容耦合的输出电压信号，第二电容率禹合与第一电容稱合形成电容分压器；
[0146](iii)基于输出电压信号确定ESD事件的量值；
[0147](iv)使第二电容耦合通过被布置为与第二电容耦合电并联的第一放电路径放电；
[0148]以及
[0149](V)在确定量值时，从第一放电路径切换至第二放电路径，以允许第二电容耦合比经由主要放电路径更快速地放电。
[0150]现已对本发明进行完全描述，但是本领域的普通技术人员应当清楚，在不脱离受权利要求书保护的范围的情况下，可以对本发明做出许多修改。
【权利要求】
1.一种用于检测对象造成的静电放电事件的装置，所述装置包括: 接收器，所述接收器用于与所述对象形成第一电容耦合并且与接地端形成第二电容耦合；和 第一放电路径，所述第一放电路径用于使所述第二电容耦合向所述接地端放电，使得所述对象造成的静电放电事件在第一时间间隔At1内以一定量对所述第二电容耦合进行充电，所述第一时间间隔显著小于所述第二电容耦合通过所述第一放电路径以相同量放电所花费的第二时间间隔At2。
2.根据权利要求1所述的装置，其中At1比At2小至少10倍。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括第二放电路径，所述第二放电路径用于使所述第二电容耦合向所述接地端放电，所述装置能够在所述第一放电路径和所述第二放电路径之间进行选择。
4.根据权利要求3所述的装置，其中通过所述第二路径的放电时间显著小于通过所述第一路径的放电时间。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述主要放电路径包括电阻器，并且所述输出电压信号被布置用于通过所述电阻器来放电。
6.—种检测对象造成的静电放电事件的方法，所述方法包括: 在接收器和所述对象之间形成第一电容耦合，所述接收器还与接地端形成第二电容耦合； 由于所述对象造成的静电放电事件，在第一时间间隔At1内以一定量对所述第二电容耦合进行充电；以及 使所述第二电容耦合经由第一放电路径在第二时间间隔At2内以相同量向所述接地端放电，其中所述第一时间间隔At1显著小于所述时间间隔At2。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述第一放电路径和用于使所述第二电容耦合向所述接地端放电的第二放电路径之间进行切换。
8.根据权利要求7所述的方法，其中通过所述第二放电路径的放电时间显著小于通过所述第一放电路径的放电时间。
9.一种ESD事件检测器，包括: 接收器，所述接收器用于接收对象生成的电磁辐射并且用于与所述对象形成第一电容率禹合; 在所述接收器和接地端之间的第二电容耦合，所述第二电容耦合用于与所述第一电容耦合形成电容分压器，所述电容分压器被布置用于根据所述电磁辐射的充电电压来产生跨所述第二电容耦合的输出电压信号，所述输出电压信号用于确定所述ESD事件的量值； 第一放电路径，所述第一放电路径被布置为与所述第二电容耦合电并联，以使所述第二电容耦合能够放电；和 换向装置，所述换向装置用于在所述第一放电路径和第二放电路径之间选择性地进行切换，所述第二放电路径允许所述第二电容耦合比经由所述主要放电路径更快速地放电。
10.一种检测ESD事件的方法，所述方法包括: (i)由接收器接收来自对象的电磁辐射，所述接收器与所述对象形成第一电容耦合； (?)根据所述电磁辐射的充电电压来获得跨第二电容耦合的输出电压信号，所述第二电容稱合与所述第一电容稱合形成电容分压器， (iii)基于所述输出电压信号确定所述ESD事件的量值； (iv)使所述第二电容耦合通过被布置为与所述第二电容耦合电并联的第一放电路径来放电； 以及 (v)在确定所述量值时，从所述第一放电路径切换至第二放电路径，以允许所述第二电容耦合比经由所述主要放电路径更快速地放电。
【文档编号】G01R31/00GK104254783SQ201280072677
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2012年6月25日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】西亚海·V·萨维奇 申请人:3M创新有限公司