靜電保護電路和含有該電路的高頻電路設備的製作方法
2023-06-27 23:17:11 1
專利名稱：靜電保護電路和含有該電路的高頻電路設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及靜電保護電路，特別是，涉及在諸如變頻器、IF信號交換設備或用於接收衛星廣播的接收設備的高頻電路設備中使用的靜電保護電路。
先前技術描述在高頻設備中，具有接收衛星廣播接收設備的低噪聲模塊下變頻器(LNB)，接收器和連接在LNB和接收器之間的IF信號交換單元(交換盒)來從IF(中頻)信號中選擇一個信號。因為用於設在這些高頻設備中的輸入和輸出端子的核心導線直接連接到高頻設備的內部電路，所以假如靜電被施加到輸入和輸出端子的核心導線的話，構成內部電路的諸如電晶體的器件可能被劣化或損壞。
圖13A是普通LNB的外觀圖，圖13B是普通交換盒的外觀圖。圖13C是顯示普通LNB和普通接收器之間連接的外觀圖。在這些圖中，參考數字1代表LNB；參考數字2代表交換盒；參考數字3代表諸如調諧器或電視接收器的接收器。
LNB1具有一個信號端子1a，中頻信號(IF信號)從1a輸出。交換盒2具有例如三個連接到LNB1的連接端子(信號端子)2a，和例如四個連接到接收器3的連接端子(信號端子)2b。在此值得注釋的是，設在交換盒2中的連接端子2a或2b的數量不局限於這些例子。在此同樣值得注釋的是，假如沒有使用交換盒2，則如圖13C所示，通過諸如同軸電纜的電纜4，LNB的信號端子1a直接連接到接收器3的信號端子3a。
因為LNB1的信號端子1a和交換盒2的連接端子2a和2b都暴露在環境中，所以當例如與連接電纜連接時，或當用諸如乙烯基這樣容易導致靜電形成的材料包裹的LNB1或交換盒2被拆開時，外界形成的靜電可能施加到信號端子1a的核心導線或連接端子2a或2b的核心導線。因為在這些核心導線直接連接到LNB1或交換盒2的內部電路，所以假如靜電被施加到這些核心導線的話，構成內部電路的諸如電晶體的器件可能被劣化或損壞。
為了防止這個發生，LNB1具有防止內部電路遭受靜電的功能。圖14是顯示傳統LNB部分內部電路的電路圖。參考數字1a代表圖13C中所示連接到接收器3的信號端子。通過信號端子1a，由LNB1內部電路變頻的IF信號被輸出，且同時，從接收器3所提供的DC電流作為驅動LNB1的電源。
更明確地來說，IF信號和DC電流被疊加並供給信號端子1a。為了這個原因，在LNB1內部，一條RF信號線，通過它發送IF信號即RF(射頻)信號，和一條DC線，通過它供給DC電流此兩線彼此分離。
首先，描述RF信號線方面的配置。信號端子1a通過陶瓷電容11連接到執行阻抗匹配的衰減器12的一端。衰減器的另一端通過陶瓷電容13連接到RF放大器14。RF放大器14放大由LNB1接收的衛星廣播信號，並對放大後的信號和本地振蕩信號進行混頻，從而獲得並輸出被變頻的IF信號。
接著，描述DC線方面的配置。微帶線15的一端連接到信號端子1a，另一端通過旁路電容16接地。而且，從微帶線15和電容16之間的節點提取由接收器3提供的DC電流作為LNB1的內部電路電源。同時，在節點和地面之間連接過壓吸收器。在此，微帶線15的線長被調整為等於IF信號頻率波長的四分之一。
在這樣的配置中，從RF放大器14發送的RF信號和從接收器3提供的DC電流在信號端子1a處彼此疊加。因為DC電流的DC分量被電容11和13截止，所以DC電流從來不流過衰減器12和RF放大器14。此外，具有等於IF信號頻率波長四分之一的線長的微帶線15對DC電流和在相對低頻的電流顯示低阻抗，並對高頻信號的IF信號顯示高阻抗。作為這個的結果，IF信號從來不會洩漏到DC線路或接地。更明確地來說，不會導致IF信號的傳輸損耗。
假如靜電或浪湧電流被施加到信號端子1a，則微帶線15對靜電或浪湧電流起到低阻抗導線的作用，因為靜電或浪湧電流的大多數頻率分量在相對低頻時是DC分量或AC分量。過壓吸收器17也對施加的靜電或浪湧電流顯示低阻抗。作為這個的結果，施加的大部分靜電或浪湧電流通過微帶線15和過壓吸收器17耗散到接地，而LNB1的內部電路將不會受靜電或浪湧電流的影響。這樣，LNB1被保護防止靜電和浪湧電流。
接著，在描述解釋交換盒2如何防止靜電或浪湧電流之前，將描述交換盒2的功能。圖15是顯示LNB、交換盒和接收器之間互連接的外觀圖。圖16是顯示三個LNBs1和三個接收器3和交換盒2中間的另一種互連的情況。在圖15和圖16中，此類元件是如在圖13A至13C中所發現的是一致的，採用同樣的參考號，故其說明不予重複。圖15是1個LNB1和1個接收器3連接至交換盒2。圖16是3個LNB1和3個接收器3連接至交換盒2的情況。如圖15和圖16所示，交換盒2以置於他們之間的這樣方式連接到LNB(s)1和接收器(s)。換句話說，在圖16中，交換盒2的每個連接端子2a通過諸如同軸電纜的電纜4a，獨立地連接到多個LNBs中的每個。同樣，交換盒2的每個連接端子2b通過諸如同軸電纜的電纜4a，獨立地連接到多個接收器3中每個的信號端子3a。
以這種方式連接的交換盒2是具有在LNBs1和接收器3之間改變信號路徑作用的1個開關，以使從一個LNB1發出的IF信號能夠被多個接收器3接收，或能夠在接收器3；從來自多個LNBs1發出的IF信號中選擇出所需IF信號。為了實現這個，交換盒2根據從接收器3發送的選擇控制信號，從來自多個LNBs1發出的信號中選擇IF信號，並引導所選擇的IF信號到預設連接端子2b。從接收器3發送的選擇控制信號被作為脈衝中的數位訊號，從接收器3的信號端子3a饋送到交換盒2的連接端子2b。從接收器3的信號端子3a提供DC電流到交換盒2的連接端子2b，作為驅動與它連接的交換盒2和LNB1的電源。因為，IF信號、選擇控制信號和DC電流被饋送並和在交換盒2的連接端子2b的相互疊加，所以這些信號在交換盒2分離為AC分量和DC分量。而且，從LNB1饋送的IF信號和提供給LNB1的DC電流被饋送並在交換盒2的連接端子2a互相疊加。
圖17是顯示傳統交換盒2部分內部電路的電路圖。參考數字2b代表連接到接收器3的連接端子。通過內部電路之一高頻交換電路23，從LNB1發送IF信號到連接端子2b。同時，從接收器3提供DC電流給連接端子2b。結果，提供其的IF信號和DC電流在連接端子2b互相疊加。為了這個原因，在交換盒2內部，通過其發送IF信號，即RF信號的RF信號線，和通過其供給DC電流的DC線彼此是分開的。在此，因為以相同方式配置的連接到交換盒2的連接端子2a的內部電路，如同連接到連接端子2b的內部電路23，所以省略對它的描述。
首先，將描述RF信號線方面的配置。連接端子2b通過陶瓷電容21連接到執行阻抗匹配的衰減器22的一端。衰減器22的另一端連接到高頻交換電路23。高頻交換電路23是一個根據從接收器3發送的選擇控制信號選擇LNB1連接到接收器3，或從LNB1選擇IF信號來分配所選擇的信號到多個接收器3的交換電路。
接著，描述DC線方面的配置。扼流圈24的一端連接到連接端子2b，其另一端通過電容25接地。從扼流圈24和電容25之間的節點提取從接收器3供給的DC電流作為驅動交換盒2和LNB1的電源。此外，在節點和接地之間連接過壓吸收器。
在這樣的配置中，從高頻交換電路23發送的RF信號和從接收器3供給的DC電流在連接端子2b處彼此疊加。因為DC電流的DC分量被電容21截止，所以DC電流從來不流過衰減器22和高頻交換電路23。此外，因為僅僅DC分量或低頻分量經由扼流圈24流過DC線，且IF信號被扼流圈24截止，所以IF信號從來不洩漏到DC線或接地。結果，不會導致IF信號的傳輸損耗。在這個例子中，為了防止IF信號從RF信號線洩漏到DC線，扼流圈24被用作替代圖14中所示微帶線15的高頻截止元件。下面將描述關於這個的原因。
如上所述，交換盒2供給的DC電流作為驅動交換盒2和LNB1的電源。由於這個原因，流過交換盒2DC線的DC電流電平將相當於驅動交換盒2和驅動LNB1的電流的總和。假如連接多個LNBs1或多個接收器3，則DC電流的電平增加。此外，需要設計電源線(DC線)來經受過載電流，使得即使LNB1連接到交換盒2的供電電路短路，交換盒2也不會被從交換盒2到LNB1的電流破壞。由於這個原因，使用具有比微線帶15更大電流負載容量的扼流圈24，使得允許多個電流通過DC線。
此外，通過安排扼流圈24和過壓吸收器26，使得假如靜電或浪湧電流被施加到連接端子2b，則靜電和浪湧電流在那兒流到接地，這樣同樣提供了內部電流的保護。
作為另一個傳統技術，日本實用模型Laid-Open No.H01-103300揭示了適用於保護具有輸入/輸出接頭的電子控制設備的內部電路免受高壓靜電的靜電保護器件。根據本揭示，在輸入/輸出連接器情況下提供具有多個形成間隙來允許在凸起和每個接頭端子引線間放電的尖點凸起的導體，在此導體接地。
日本專利應用Laid-Open No.2001-257311揭示了用於保護半導體器件的靜電保護電路。在電路中，在信號端子和內部電路之間插入保險絲和電容器的串聯結合體。
國際專利出版物WO0044049揭示了一個用於防止靜電的電路，包括向其施加第一電壓的第一供電端子，向其施加低於第一電壓的第二電壓的第二供電端子，向其施加低於第一電壓高於第二電壓的信號電壓的信號端子，在第一供電端子和信號端子之間正向連接的第一二極體，在信號端子和第二供電端子之間正向連接的第二二極體，在第一供電端子和信號端子之間反向連接的第三二極體和在信號端子和第二供電端子之間反向連接的第四二極體，其中設置導致獨立穿過第一和第二二極體上各自引起的正向壓降是如此設定的即，高於第一和第二供電端子間提供的驅動電壓。
日本專利應用Laid-Open No.H06-204407揭示了包含在基片表面形成的擴散層和置於半導體基片中的溝槽的內部表面，以及在溝槽中和半導體基片上形成的金屬層的二極體元件。
日本專利應用Laid-Open No.H04-053161揭示了用於防止結合交換的輸入電路在交換運行時，由操作者施加並流過輸入電路的靜電而受損的靜電保護電路。靜電保護電路包含二個串聯連接的二極體，其一個節點連接交換的端子，並在節點和輸入電路之間連接電阻。
日本專利應用Laid-Open No.S63-105517揭示了防止靜電的電路，其具有端子和正極供電之間連接的二極體或端子和負極供電之間連接的二極體，並具有寄生二極體駐留在正極和負極供電之間，其中多個二極體中至少一個二極體將被多個具有不同反向電介強度的二極體替代。
日本利用模式Laid-Open No.H07-033052揭示了將保護二極體的反向電流加到輸出緩衝器的高電平輸出側電路，並使用齊納二極體作為保護輸入緩衝器的靜電保護二極體。
日本專利應用Laid-Open No.2000-245057揭示了超高頻電路和它的靜電保護方法，其中使用具有等于波長四分之一的線長的微帶線、電阻和電容的組合。
然而，因為圖14中所示傳統LNB1和圖17中所示的傳統交換盒2配置成DC電流流過微線帶15或扼流圈24，所以當用到更大的DC電流時，有必要使用具有更大電流負載容量的元件。這個阻止尺寸和費用的減少。此外，當使用扼流圈24時，基於靜電的頻率分量，其阻抗可能增加，從而防止靜電的性能受到阻礙。
根據日本應用模式Laid-Open No.H01-103300中所描述的傳統技術，當高頻信號饋送到連接器引腳時，由於通過用於允許放電的間隙形成的電容所導致它的洩漏，所以在高頻信號中導致傳輸損耗。
根據日本專利應用Laid-Open No.2001-257311中所述的傳統技術，靜電保護電路僅僅當半導體器件在安裝前保持沒有使用過的時候才有效地運行。一旦半導體器件安裝好，靜電保護電路中的保險絲燒斷，使得防止靜電的功能失效。
根據國際專利出版物WO0044049中揭示的傳統技術，當高頻信號饋送到信號端子時，高頻信號通過第一到第四二極體的每個，洩漏到第一和第二供電端子，導致高頻信號的傳輸損耗。
因為日本專利應用Laid-Open No.H06-204407中所述的二極體元件是佔據較小面積並能以高密度集成的肖特基勢壘二極體，所以假如這樣的二極體元件用於靜電保護電路的話，則可能配置能夠高速運行而佔據較小面積的靜電保護電路。然而，假如這樣帶二極體元件的防護電路單獨用於高頻信號電路，則高頻信號洩漏，導致傳輸損耗。
根據日本專利應用Laid-Open No.H04-053161所述的傳統技術，連接二個二極體用於引導靜電施加到輸入電路的電源線和輸入電路的電源線屬於不同的系統。此外，通過排除高頻信號被施加到輸入電路的可能性來設計電路。為了這個原因，假如高頻信號被饋送到輸入電路，則二個二極體導致高頻信號中的傳輸損耗。
根據日本專利應用Laid-Open No.S63-105517所述的傳統技術，有必要提供正負供電的一個給用於洩漏施加到所連接端子的靜電的二極體，因此不可能保護作為供電的DC信號和高頻信號被彼此疊加並饋送給它的端子。此外，高頻信號通過二極體洩漏，導致高頻信號的傳輸損耗。
根據日本專利應用Laid-Open No.H07-033052所述的傳統技術，反向電流保護二極體用於防止由於為了接收它在輸出電平和接收電平之間差異導致的電流反方向流動，與防止靜電不相關。而且，因為保護輸入緩衝器的靜電保護二極體放置於輸入信號線和地面之間，所以假如輸入信號是高頻信號，則可能由於靜電保護二極體中電容寄生導致高頻信號洩漏到接地。
在日本專利應用Laid-Open No.2000-245057所述的傳統技術中使用的靜電保護方法，為高頻電流提供有效的靜電保護。然而，一個端子需要電阻、微帶線、電容和二個二極體的組合來防止靜電施加給它。這要求為像要求小型化的LNB這樣的設備增加元件數量的分量。因為使用普通二極體，所以基於所施加靜電的性質，二極體本身也可能損壞。
發明概述本發明提供靜電保護電路和包含此電路的高頻電路設備，其都能夠為連接至疊加並發送高頻信號和DC電流的信號端子的內部電路提供靜電保護。
根據本發明的一個方面，用於高頻設備中的一種靜電保持電路以保護連接至疊加和發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電，此電路包括具有一端連接信號端子的高頻截止元件，和具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，使得保護內部電路免遭靜電。
通過這個安排，通過高頻截止元件的手段可能防止高頻信號洩漏，並通過肖特基勢壘二極體的手段防止DC信號流過地面。因此，通過經由高頻截止元件和肖特基勢壘二極體引導施加給信號端子的靜電到接地，可能防止內部電路免遭靜電。
根據本發明的另一個方面，高頻截止元件是電感、微帶線、具有等於高頻信號波長四分之一線長的微帶線之一，且上述微帶線之一在它的周邊一圈具有用於施加與信號端子的靜電放電到接地的放電接地模型。根據這個安排，可能有效的截止高頻信號，防止高頻信號洩漏到接地，並引導不包括另外被截止的頻率分量的靜電到接地，來保護內部電流免遭靜電。
根據本發明的另一個方面，用於高頻設備中的一種靜電保持電路以保護連接至疊加和發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電，此電路包括至少二個具有一端連接用於連接截止DC信號的DC截止電容到信號端子的傳輸線，其另一端接地的陷波電路，每個陷波電路包括具有一端連接傳輸線的高頻截止元件，具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，和在傳輸線和每個陷波電路連接在一起的節點之間插入的電阻，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，以保護內部電路免遭靜電。
通過這個安排，通過每個陷波電路的高頻截止元件的方法可能防止高頻信號洩漏，並防止DC信號通過肖特基勢壘二極體由於它反向電壓特性的方法流到接地。因此，可能通過每個陷波電路的高頻截止元件和肖特基勢壘二極體，引導施加給信號端子的靜電到接地，來防止內部電路遭受靜電。此外，也可能通過在傳輸線中插入電阻，來衰減由於施加靜電導致DC截止電容中電壓的升高，從而抑制DC截止電容中電流的累積，來防止它劣化和損壞。
根據本發明的另一個方面，高頻截止元件是電感、微帶線、具有等於高頻信號波長四分之一線長的微帶線之一，且上述微帶線之一在它的周邊一圈具有用於施加與信號端子的靜電放電到接地的放電接地模型。根據這個安排，可能有效的截止高頻信號，防止高頻信號洩漏到接地，並引導不包括另外被截止的頻率分量的靜電到接地，來保護內部電流免遭靜電。
根據本發明的另一個方面，用於高頻設備中的一種靜電保護電路以保護連接至疊加和發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電，此電路包括至少二個陷波電路其一端連接至傳輸線用於連接截止DC信號至信號端的DC截止電容和其另一端接地，各個陷波電路包含其一端連接至傳輸線的高頻截止元件，和其陽極連接至高頻截止元件的另一端和其陽極接地的肖特基勢壘二極體，和插入在傳輸線和各個陷波電路連接在一起的節點之間的電容，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，以保護內部電路免遭靜電。
通過這個安排，通過每個陷波電路的高頻截止元件的方法可能防止高頻信號洩漏，並通過肖特基勢壘二極體由於它反向電壓特性的方法接地防止DC信號流到接面。因此，可能通過每個陷波電路的高頻截止元件和肖特基勢壘二極體，引導施加給信號端子的靜電到接地，來防止內部電路遭受靜電。此外，也可能通過在傳輸線中插入電阻，來衰減由於施加靜電導致DC截止電容中電壓的升高，從而抑制DC截止電容中電流的累積，來防止它劣化和損壞。
根據本發明的另一個方面，高頻截止元件是電感、微帶線、具有等於高頻信號波長四分之一線長的微帶線之一，且上述微帶線之一在它的周邊一圈具有用於將施加與信號端子的靜電放電到接地的放電接地模型。根據這個安排，可能有效截止高頻信號，防止高頻信號洩漏到接地，並引導不包括另外被截止的頻率分量的靜電到接地，來保護內部電流免遭靜電。
根據本發明的另一個方面，用於高頻設備中的一種靜電保護電路，以保護連接至疊加和發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電，它包括第一個陷波電路包括具有一端連接用於連接截止DC信號的DC截止電容到信號端子的傳輸線的高頻截止電路；具有陰極連接第一個高頻截止電路的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，在DC截止電容和傳輸線與第一個陷波電路連接在一起的節點之間插入的電容；和第二個陷波電路包括具有一端連接至連接DC截止電容到電容的線路且另一端接地的第二個高頻截止元件，其中第一和第二高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，以保護內部電路免遭靜電。
通過這個安排，通過第一陷波電路的第一高頻截止元件和第二陷波電路的第二高頻截止元件一起的方法可能防止高頻信號洩漏，並通過第一陷波電路的肖特基勢壘二極體由於它反向電壓特性和在傳輸線路中插入的電容的方法防止DC信號流到接地。因此，可能通過第一高頻截止元件和第一陷波電路的肖特基勢壘二極體，引導施加給信號端子的靜電到接地，來防止內部電路遭受靜電。此外，也可能通過在第二陷波電路中提供的，具有一端接地的第二個高頻截止元件的方法，從DC截止電容中去除電荷。
根據本發明的另一個方面，高頻截止元件是電感、微帶線、具有等於高頻信號波長四分之一線長的微帶線之一，且上述微帶線之一在它的周邊一圈具有用於將施加與信號端子的靜電放電到接地的放電接地模型。根據這個安排，可能有效地截止高頻信號，防止高頻信號洩漏到接地，並引導不包括另外被截止的頻率分量的靜電到接地，來保護內部電流免遭靜電。
參考附圖，結合較佳實施例，通過下面的描述，本發明的這個和其他特性將變得更加明顯。
圖1是本發明第一實施例的靜電保護電路的電路圖；圖2是本發明第二實施例的靜電保護電路的電路圖；圖3是本發明第三實施例的靜電保護電路的電路圖；圖4是顯示結合圖2所示靜電保護電路的交換盒的部分內部電路的電路圖；圖5是解釋肖特基勢壘二極體的內部結構的示意圖；
圖6是本發明第四實施例的靜電保護電路的電路圖；圖7是本發明第五實施例的靜電保護電路的電路圖；圖8是本發明第六實施例的靜電保護電路的電路圖；圖9是本發明第七實施例的靜電保護電路的電路圖；圖10是本發明第八實施例的靜電保護電路的電路圖；圖11是本發明第九實施例的靜電保護電路的電路圖；圖12A是本發明第十實施例的靜電保護電路的第一個例子的電路圖；圖12B是本發明第十實施例的靜電保護電路的第二個例子的電路圖；圖12C是本發明第十實施例的靜電保護電路的第三個例子的電路圖；圖12D是本發明第十實施例的靜電保護電路的第四個例子的電路圖；圖13A是普通LNB的外觀圖；圖13B是普通交換盒的外觀圖；圖13C是顯示普通LNB和普通接收器之間連接的外觀圖；圖14是顯示傳統LNB部分內部電路的電路圖；圖15是顯示LNB、交換盒和接收器之間相互連接的外觀圖；圖16是顯示LNBs、交換盒盒接收器之間另外一個相互連接的外觀圖；圖17是顯示傳統交換盒部分內部電路的電路圖。
較佳實施例描述在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。圖1是本發明第一實施例的靜電保護電路的電路圖。圖1中，參考數字40代表RF(高頻)信號和DC(直流)信號通過它被疊加和發送的信號端子。參考數字41代表連接到信號端子40的內部電路。在此值得注釋的是，信號端子40對應例如圖17中所示交換盒2的連接端子2b，內部電路41對應例如圖17中所示包括電容21、衰減器22、高頻交換電路23、扼流圈24、電容25和過壓吸收器26的電路。參考數字30代表包括作為高頻截止元件的電感31和肖特基勢壘二極體32的靜電保護電路。電感31具有一端連接信號端子40，另一端連接肖特基勢壘二極體32的陰極。肖特基勢壘二極體32的陽極接地。
圖1所示的靜電保護電路30作為通過結合電感31和肖特基勢壘二極體32中駐存的電容形成的LC濾波器使用，使得LC濾波器在饋送到信號端子40的RF信號頻率上呈現非常高的阻抗，從而防止RF信號洩漏。同時，肖特基勢壘二極體32，由於它的反向電壓特性，防止供給給信號端子40的DC信號流到接地。如下面所述，利用它的特性，正向和反向電壓低，而運行以高速進行，故使用肖特基勢壘二極體32通過釋放施加到信號端子40的靜電到接地，用來保護內部電路41。
圖5是解釋肖特基勢壘二極體32的內部結構的示意圖。肖特基勢壘二極體32是由金屬和半導體互相結合形成的二極體。如圖5所示，肖特基勢壘二極體32呈現這樣的結構，由金屬構成的陽極32a和由N型半導體構成的陰極互相結合。使用在交匯點產生的肖特基勢壘。由於這個結構，和普通二極體比較，正向和反向電壓是低的。同樣，肖特基勢壘二極體32可以在高速實現運行，並在靜電施加到陽極32a時，迅速引導靜電到接地。肖特基勢壘二極體32也具有由於它的高耐壓使得它不容易被靜電損壞的優點。
圖2是本發明第二實施例的靜電保護電路的電路圖。圖2中，在圖1中同樣可以找到的分量，用相同的參考數字標識，並在此不再重複描述。圖2和圖1所示的靜電保護電路30之間的差異是用微帶線(高頻截止元件)33代替電感31。微帶線33具有一端連接信號端子40，另一端連接肖特基勢壘二極體32的陰極。肖特基勢壘二極體32的陽極接地。為了最大化防止RF信號洩漏的效率，想要使微帶線33的線長等於饋送到信號端子40的RF信號波長的四分之一。
圖2中所示用這種方法配置的靜電保護電路30中，因為具有等於RF信號波長四分之一的線長的微帶線33對RF信號的頻率分量呈現高阻抗，所以可能防止饋送到信號電子40的RF信號洩漏。也可能通過肖特基勢壘二極體32的反向電壓特徵的方法，來防止饋送到信號電子40的DC信號流到接地。此外，關於施加到信號端子40的靜電，因為微帶線33擔當在其頻率分量起到對靜電低阻抗導體的作用，肖特基勢壘二極體32高速調諧，並一旦被施加靜電，就引導靜電到接地。因此，高壓不會施加到內部電路41。
圖3是本發明第三實施例的靜電保護電路的電路圖。圖3中，在圖2中同樣可以找到的元部件，用相同的參考數字標識，並在此不再重複描述。圖3和圖2所示的靜電保護電路30之間的差異是有提供接地的放電接地模型34，並放置於非常接近微帶線33的周圍。通過這個安排，可能很容易地釋放施加到信號端子40的靜電到接地，並通過經由肖特基勢壘二極體32引導部分靜電至接地來加強對內部電路41的靜電保護。在此，值得注釋的是，放電地面模型34的種類和位置應該根據可能施加到信號端子40的靜電的波形、電壓和類似的來確定，所以靜電容易被從微線帶33釋放。此外，儘管放電接地模型34沿著微線帶33的二側並聯放置，但是可能基於在上面形成微線帶33的基片大小，僅僅沿著一側放置放電接地模型34。
圖4是結合了圖2所示靜電保護電路30的交換盒，即一個高頻電路設備的部分內部電路的電路圖。在圖4中此類元部件在圖17中同樣可以找到，用相同的參考數字標識，並在此不再重複描述。圖4所示交換盒2和圖17所示的傳統交換盒2之間的差異是為連接端子2b提供了靜電保護電路30。形成靜電保護電路30的微帶線33具有一端連接連接端子2b，另一端連接肖特基勢壘二極體32的陰極。肖特基勢壘二極體32的陽極接地。為了最大化截止RF信號的效率，要使微帶線33的線長等於饋送到連接端子2b的RF信號波長的四分之一。
圖4中所示用這種方法配置的交換盒2中，因為微帶線33對RF信號呈現高阻抗，所以可能防止在連接端子2b和RF信號線之間發送的RF信號洩漏。也可能為肖特基勢壘二極體32，通過它反向電壓特性的方法，來防止供給至連接端子2b的DC電流流到接地。此外，關於施加到連接端子2b的靜電，因為微帶線33起到在其頻率分量對靜電的低阻抗導體的作用，肖特基勢壘二極體32在高速調諧，並引導靜電到接地來保護內部電路。因此，高壓不會被施加到內部電路。
進行靜電施加測試。在測試中，±20kV靜電壓被施加到圖4中所示交換盒2的連接端子2b和圖17中所示交換盒2的連接端子2b，比較它們的結果。根據此結果，施加到圖17中所示交換盒2的內部電路的靜電導致組成高頻交換電路23的陶瓷電容21中晶片破裂和電晶體中靜電釋放損傷。通過對比，因為靜電保護電路30有效的功能，所以靜電沒有被引導到圖4所示的交換盒2的內部電路，並導致對內部電路的損傷。
根據在如圖4所示配置的電路上進行空中放電測試，實現了電路對□20kV的保護±20kV，因此推斷可以充分實現防護普通靜電的電路。然而，在靜電的重複施加下，在此值得注釋的是，在截止DC分量的電容21中導致電流累積，且這個導致電容21更嚴重的劣化。以這個作為背景所描述的下文是具有增加的靜電保護性能並能夠通過抑制或移除由於靜電的反覆施加導致的電流累積來防止電容21被破壞的靜電保護電路。
圖6是本發明第四實施例的靜電保護電路的電路圖，並作為適合圖4所示交換盒2的例子顯示。圖6中的元部件在圖4中也能找到，用相同的參考數字標識，沒有省略位於RF信號線方面的電容21下遊的電路和位於DC線方面的電路。
圖6所示靜電保護電路30包括二個陷波電路35a和35b，以及電阻36。陷波電路35a由電感38a和肖特基勢壘二極體39a組成。電感38a的一端連接到端子2b，另一端連接到肖特基勢壘二極體39a的陰極。肖特基勢壘二極體39a的陽極接地。陷波電路35b由電感38b和肖特基勢壘二極體39b組成。電感38b的一端連接電容21，也經由電阻36連接到連接端子2b。電感38b的另一端連接到肖特基勢壘二極體39b的陰極。肖特基勢壘二極體39b的陽極接地。
圖6所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過電感38a和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，防止經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給給連接端子2b的DC信號流到接地。以同樣的方法，電感38b和肖特基勢壘二極體39b的結合防止經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，通過肖特基勢壘二極體39b的反向電壓特性，也防止了供給至連接端子2b的DC信號流到接地。
同樣，電感38a對外加給連接端子2b的靜電的頻率分量呈現低阻抗。因此，儘管靜電被施加到肖特基勢壘二極體38a，肖特基勢壘二極體38a在高速調諧，並通過引導靜電到接地來保護內部電路。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被電阻36衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電阻36和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖7是本發明第五實施例的靜電保護電路的電路圖。圖7中元部件在圖6也能找到，用相同的參考數字標識，在此不再重複描述。圖7和圖6所示靜電保護電路30間的差異是插入的電容37代替電阻36，來防止其由靜電外加到連接端子2b所導致的電流在電容21中的形成。
圖7所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過電感38a和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給至連接端子2b的DC信號流到接地。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被當通過電容37時衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電容37和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖8是本發明第六實施例的靜電保護電路的電路圖。圖8中的元部件在圖6也能找到，用相同的參考數字標識，在此不再重複描述。圖8和圖6所示靜電保護電路30間的差異是由微帶線42a組成的陷波電路35a代替電感38a，微帶線42b組成的陷波電路35b代替電感38b。希望形成微帶線42a和微帶線42b具有等於經由RF信號線發送的RF信號波長的四分之一的線長。
圖8所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過微線帶42a和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給至連接端子2b的DC信號流到接地。以同樣的方法，微線帶42a和肖特基勢壘二極體39b的結合防止經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，通過肖特基勢壘二極體39b的反向電壓特性，也防止了供給至連接端子2b的DC信號流到接地。
同樣，微線帶42a對外加給連接端子2b的靜電的頻率分量呈現低阻抗。因此，儘管靜電被施加到肖特基勢壘二極體38a，肖特基勢壘二極體38a在高速調諧，並通過引導靜電到接地來保護內部電路。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被電阻36衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電阻36和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖9是本發明第七實施例的靜電保護電路的電路圖。圖9中元部件在圖8也能找到，用相同的參考數字標識，在此不再重複描述。圖9和圖8所示靜電保護電路30間的差異是插入的電容37代替電阻36，來防止其由靜電外加到連接端子2b所導致的電流在電容21中的形成。
圖9所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過微線帶42a和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給至連接端子2b的DC信號流到接地。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被當通過電容37時衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電容37和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖10是本發明第八實施例的靜電保護電路的電路圖。圖10中元部件在圖8也能找到，用相同的參考數字標識，在此不再重複描述。圖10和圖8所示靜電保護電路30間的差異是由電感38a和肖特基勢壘二極體39a組成的陷波電路35a和由微帶線42b和肖特基勢壘二極體39b組成的陷波電路35b。
儘管圖中沒有顯示，也可能如圖8所示由微帶線42a和肖特基勢壘二極體39a形成陷波電路35a，如圖6所示由電感38b和肖特基勢壘二極體39b組成陷波電路35b，假如在不同頻率的RF信號經由RF信號線發送，且微線帶42a和42b形成使得具有等於RF信號特殊頻率波長的四分之一的線長，有可能對不同於特定頻率的其他頻率的高頻截止性能變得不夠。假如替代使用電感，則在不同頻率的RF信號可以被一定程度地截止，因為其截止頻率曲線變成柔和的斜線。然而，如圖6所示，假如電感38a和39b被陷波電路35a和35b所使用，則根據電感的尺寸不能實現靜電保護電路30的微小型化。在這種情況下，可能使用第六實施例的靜電保護電路30。
圖10所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過電感38a(或微帶線42a)和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給給連接端子2b的DC信號流到接地。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被電阻36衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電阻36和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖11是本發明第九實施例的靜電保護電路的電路圖。圖11中元部件在圖10也能找到，用相同的參考數字標識，在此不再重複描述。圖11和圖10所示靜電保護電路30間的差異是插入的電容37代替電阻36，來防止其由靜電外加到連接端子2b所導致的電流在電容21中的形成。陷波電路35a和35b中的一個由電感組成，另一個由微帶線組成的原因如同應用到第六實施例的一樣。
圖11所示用這種方法配置的靜電保護電路30，通過電感38a(或微帶線42a)和肖特基勢壘二極體39a的結合使用，經由RF信號線發送的RF信號洩漏到接地，也通過肖特基勢壘二極體39a的反向電壓特性的方式防止供給至連接端子2b的DC信號流到接地。而且，即使通過陷波電路35a不能完全移除靜電，靜電也被當通過電容37時衰減之後，由肖特基勢壘二極體39b引導到接地。通過陷波電路35a、電容37和陷波電路35b消除的靜電將不施加給電容21。即使靜電沒有被完全地消除，也將施加已衰減的靜電給電容21，從而導致在那裡沒有電流累積和減少電流累積。
通過這樣的配置，可能進一步增強了防止內部電路遭受靜電的性能。即使靜電被重複地施加，也不會導致電容21中的電流積累，或減少電流積累。因此可能防止電容21損壞。
圖12A到圖12D是顯示本發明第十實施例的靜電保護電路的電路圖。圖12A顯示第一個例子；圖12B顯示第二個例子；圖12C顯示第三個例子；圖12D顯示第四個例子。圖12A對應圖7；圖12B對應圖9；圖12C和圖12D對應圖11。因此，在圖12A到圖12D中元部件在圖7，9和11中也能找到，用相同的參考數字標識，在此將不再重複描述。關於從陷波電路35b省略肖特基勢壘二極體39b，圖12A到圖12D中所示的每個靜電保護電路30不同於對應其的圖中所示的靜電保護電路30。
在圖12A到圖12D中所示，以這種方法配置的靜電保護電路30中，以前面所描述的同樣方法執行通過陷波電路35a移除靜電。假如通過陷波電路35a靜電的移除基本上滿足，則可能從陷波電路35b移除肖特基勢壘二極體39b，從而實現靜電保護電路尺寸和費用的減少。
在此值得注釋的是，儘管圖6到12D所示的靜電保護電路30由二個陷波電路35a和35b組成，但也可能通過使用三個和多個類似的陷波電路形成靜電保護電路，使得加強靜電保護性能。也可能在圖8到12D中所示，靜電保護電路的微帶線42a和/或42b周圍的一圈提供如圖3所示的放電接地模型。
有必要為交換盒2的所有連接端子2a和2b的每個安排如實施例中所述的靜電保護電路30。這是因為諸如為截止DC分量安排在RF信號線中的陶瓷電容21和構成高頻交換電路23的電晶體這樣的器件，可能由於靜電施加到連接端子2a和2b而被劣化和損壞，且保護效率將受損傷，除非靜電保護電路30被安排在接近每個連接端子2a和2b與內部電路之間的節點。例如，在交換盒2實際使用的基片中，因為RF信號通過形成微帶線的電路模型被發送，所以有必要放置靜電保護電路30接近焊接到那個電路模型的每個端子的核心導體。
如上所述，圖1到圖3中所示靜電保護電路30可以防止發送到信號端子40的高頻信號洩漏，也可以防止供給給信號端子40的DC信號流到接地，並通過引導外加給信號端子40的靜電到接地，防止連接信號端子40的內部電路41構建器件被劣化損壞等等。
此外，因為圖4所示交換盒2和具有連接到連接端子2b的靜電保護電路30可以引導施加到連接端子2b的靜電到接地，不會導致發送到連接端子2b的RF信號的傳輸損耗，也不會導致供給至連接端子2b的DC電流洩漏到接地，所以靜電導致的高壓不會施加到內部電路，且構建內部電路的器件將不會被劣化或損壞。結果，可能保護內部電路免遭靜電。
假如圖4所示的靜電保護電路30被圖6到圖12D所示的靜電保護電路30替代，則可能防止饋送到連接端子2d的高頻信號洩漏，防止饋送到端子2d的DC信號流到接地，並通過引導外加給連接端子2b的靜電到接地，進一步提供保護連接連接端子2b的內部電路23構建的器件免遭劣化損壞等等。而且，即使靜電被重複施加，也可能保護電容21免遭進一步劣化，因為形成內部電路和為截止DC電流提供的電容21中電流的累積能夠被完全地防止或減少。
在描述中，即使交換盒獲得如例子一樣的提供本發明實施的靜電保護電路，也能夠應用實施本發明的靜電保護電路給其他諸如LNBs、接收器和類似的處理高頻信號的高頻電路設備。可以理解的是本發明不局限於上述實施例，在附加權利要求範圍內，可以除了專門描述的以外來實現本發明。
權利要求
1.用於在高頻設備中保護連接到疊加並發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電的靜電保護電路，包括具有一端連接到信號端子的高頻截止元件；和具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，來保護內部電路免遭靜電。
2.如權利要求1所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是電感。
3.如權利要求1所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是微帶線。
4.如權利要求1所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是具有等於高頻信號四分之一波長的線長的微帶線。高頻截止元件是具有等於高頻信號四分之一波長的線長的微帶線。(與上句重複)
5.如權利要求3所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，使得釋放施加到信號端子的靜電到接地。
6.如權利要求4所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，使得釋放施加到信號端子的靜電到接地。
7.用於在高頻設備中保護連接到疊加和發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電的靜電保護電路，包括至少二個具有一端連接到傳輸線路來連接截止DC信號的DC截止電容到信號端子，另一端接地的陷波電路，每個陷波電路包括具有一端連接到傳輸線路的高頻截止元件；和具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，和在傳輸線路和每個陷波電路連接一起的節點間插入的電阻，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，來保護內部電路免遭靜電。
8.如權利要求7所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是電感。
9.如權利要求7所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是微帶線。
10.如權利要求7所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是具有等於高頻信號四分之一波長的線長的微帶線。
11.如權利要求7所述的靜電保護電路，其特徵在於，至少一個陷波電路的高頻截止元件是電感，至少另一個陷波電路的高頻截止元件是微帶線。
12.如權利要求9所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
13.如權利要求10所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
14.如權利要求11所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
15.用於在高頻設備中保護連接到疊加並發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電的靜電保護電路，包括至少二個具有一端連接到傳輸線路來連接截止DC信號的DC截止電容到信號端子，另一端接地的陷波電路，每個陷波電路包括具有一端連接到傳輸線路的高頻截止元件；和具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，和在傳輸線路和每個陷波電路連接一起的節點間插入的電容，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，來保護內部電路免遭靜電。
16.如權利要求15所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是電感。
17.如權利要求15所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是微帶線。
18.如權利要求15所述的靜電保護電路，其特徵在於，高頻截止元件是具有等於高頻信號四分之一波長的線長的微帶線。
19.如權利要求15所述的靜電保護電路，其特徵在於，至少一個陷波電路的高頻截止元件是電感，至少另一個陷波電路的高頻截止元件是微帶線。
20.如權利要求17所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
21.如權利要求18所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
22.如權利要求19所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，以釋放施加到信號端子的靜電到接地。
23.用於在高頻設備中保護連接到疊加並發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電的靜電保護電路，包括第一個陷波電路，包括具有一端連接到傳輸線路來連接截止DC信號的DC截止電容到信號端子的第一個高頻截止電路，和具有陰極連接第一個高頻截止電路的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體；在DC截止電容和在傳輸線路和第一個陷波電路連接一起的節點間插入的電容；和第二個陷波電路，包括具有一端連接到連接DC截止電容到電容的線路，另一端接地的第二個高頻截止元件，其中第一和第二個高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，來保護內部電路免遭靜電。
24.如權利要求23所述的靜電保護電路，其特徵在於，至少第一和第二個高頻截止元件中的一個是電感。
25.如權利要求23所述的靜電保護電路，其特徵在於，至少第一和第二個高頻截止元件中的一個是微帶線。
26.如權利要求24所述的靜電保護電路，其特徵在於，至少第一和第二個高頻截止元件中的一個是具有等於高頻信號四分之一波長的線長的微帶線。
27.如權利要求25所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，來釋放施加到信號端子的靜電到接地。
28.如權利要求26所述的靜電保護電路，其特徵在於，在微帶線周邊一圈提供放電接地模型，來釋放施加到信號端子的靜電到接地。
全文摘要
用於在高頻設備中保護連接到疊加並發送高頻信號和DC信號的信號端子的內部電路免遭靜電的靜電保護電路，包括具有一端連接信號端子的高頻截止元件，和具有陰極連接高頻截止元件的另一端，陽極接地的肖特基勢壘二極體，其中高頻截止元件和肖特基勢壘二極體分別截止高頻信號和DC信號，並引導施加到信號端子的靜電到接地，來保護內部電路免遭靜電。
文檔編號H01L21/822GK1678162SQ200410011918
公開日2005年10月5日 申請日期2004年9月20日 優先權日2003年9月19日
發明者加藤正廣 申請人:夏普株式會社