TVS 二极管的电容变化及对 THD 性能的影响

市场上常用的 TVS 二极管上的电容具有较大的电压系数，这种随着施加于 TVS 二极管的电压而变化的较大电容变化以及输入保护电阻会构成一个低通滤波器。此输入滤波器的衰减跟随输入电压而变化，因为二极管电容跟随输出信号而变化，这会导致输入信号失真，可能会显著降低 THD 性能。请观看数据转换器上的电过应力 视频（TI 高精度实验室 - ADC 视频系列的一部分），以了解有关该主题的详细理论和分析。

可通过两种解决方案来提高系统 THD 性能：使用低电容变化双向 TVS 二极管；如果系统中可以接受，则降低输入信号频率，减少 TVS 二极管上的电容和变化带来的影响。但是，很难找到电容变化超低的双向 TVS 二极管来实现 ADC 数据表中规定的性能。PTC 保险丝是一种在正常条件下具有低电阻，在过电流情况下具有高电阻的器件，因此这一特性对于 ADC 输入保护很有用：在正常的未跳闸状态下，串联电阻将会很低，失真也会保持在相对较低的水平，而在跳闸状态下，串联电阻将会很高，以限制故障电流和功耗。

下表将 PTC 保险丝 (PTS120660V005) 与具有不同电容规格的 TVS 二极管的测量结果进行了比较。测试结果显示，测得的 PTC 保险丝和 TVS 二极管 SMCJ10CA 的 THD 性能有了提升，并且比采用 TVS 二极管的高电压 ADC 电路输入保护中显示的常规电阻器和 SMCJ10CA TVS 二极管的性能更好，但测得的 THD (–96.8dB) 仍低于 ADS8686S 数据表中的规格，这是因为 SMCJ10CA TVS 二极管上的电容和变化较大。相反，测得的 PTC 保险丝和 PGSMAJ10CA TVS 二极管的 THD 性能有了显著提升，比采用 TVS 二极管的高电压 ADC 电路输入保护中显示的常规电阻器和同一 TVS 二极管的性能更好，同时，测得的 THD 性能 (–105.5dB) 符合 ADS8686S 数据表中的典型规格，这是因为 PGSMAJ10CA TVS 二极管上的电容和变化较低。要在 ADC 系统设计中实现更出色的性能，即使已使用了 PTC 保险丝来提高性能，也应选择并使用进一步降低电容和变化的 TVS 二极管。