如何保護(hù)FPGA輸入端的齊納二極管

　　不過(guò)，當(dāng)將此方案用于較高速率信號(hào)時(shí)，寄生RC濾波器的效應(yīng)就會(huì)使信號(hào)失真（圖2）。FPGA應(yīng)用說(shuō)明中的電路需要做個(gè)變動(dòng)，無(wú)需重新設(shè)計(jì)PCB（印刷電路板）就可以完成這個(gè)變動(dòng)。本例用一只齊納二極管替代了電阻，用于轉(zhuǎn)換信號(hào)電平，而不會(huì)造成明顯的失真（圖3）。齊納二極管與PCI箝位二極管和內(nèi)部上拉電阻一起工作，設(shè)定了輸入端的電壓電平。

　　要設(shè)定輸入端的靜態(tài)電平，必須使能FPGA的內(nèi)部上拉電阻，以防止當(dāng)輸入端持續(xù)為高時(shí)，PCI箝位二極管被過(guò)度驅(qū)動(dòng)。上拉電阻的電流小于齊納二極管的額定電流。另外，低壓齊納二極管的雪崩IV（電流-電壓）曲線中還有圓滑的“拐點(diǎn)”（knee）。

　　此曲線表明齊納電壓低于額定值，因此需要使用一個(gè)較高電壓的齊納二極管。二極管還應(yīng)有小的電容。Comchip公司的CZRU52C3是一只3V的齊納二極管，它能正常工作，使電路電壓降低2V（圖4）。

　　齊納二極管中的某些寄生效應(yīng)會(huì)給波形帶來(lái)其他失真。二極管有寄生電容，它使二極管開(kāi)始看似與5V驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)沿有一個(gè)短路。FPGA管腳會(huì)看到一個(gè)大約10 ns的高壓過(guò)沖，快速地衰減到輸入腳的額定電平。管腳電容與下拉電阻的RC時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生一個(gè)到最終值的較慢下降，速率由齊納二極管和下拉電阻所決定。圖5給出了前沿的詳圖。