ESD 二极管固有的寄生电容会显著降低高速应用中的信号完整性。例如，在 6.75GHz 下，0.2pF 的寄生电容会对回波损耗 (S11) 产生如下影响：

1. 方程式 3 是电容性电抗的详细计算公式。
   方程式 3. ${\mathrm{Z}}_{\mathrm{c}}=\frac{1}{\mathrm{j}\mathrm{w}\mathrm{C}}=-\mathrm{j}\frac{1}{2\mathrm{\pi }\mathrm{f}\mathrm{C}}=-\mathrm{j}\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times 6.75\mathrm{G}\mathrm{H}\mathrm{z}\times 0.2\mathrm{p}\mathrm{F}}=-118\mathrm{j}\mathrm{\Omega }$
2. 方程式 4 可计算 50Ω 传输线路的并联阻抗。
   方程式 4. ${\mathrm{Z}}_{\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{l}}=\frac{50\times (-118\mathrm{j})}{50-118\mathrm{j}}$
3. 方程式 5 可计算回波损耗降低。
   方程式 5. $\mathrm{Return\; loss\; (dB)}=20{\log }_{10}|\frac{{\mathrm{Z}}_{\mathrm{parallel}}-50}{{\mathrm{Z}}_{\mathrm{parallel}}+50}|=-13.7\mathrm{dB}$

假设 6.75GHz 下的原始回波损耗为 -30dB（高速接口的典型值），0.2pF 电容导致的降低约为 16.3dB。

如 图 3-16 所示，随着 ESD 二极管电容的增加，整个 PCB 通道内的回波损耗 (S11) 会逐渐恶化。

ESD 二极管固有电容和 ESD 二极管贴装焊盘的寄生电容都会严重影响阻抗和回波损耗性能。因此，有必要对这种电容效应进行补偿。

• 在 ESD 二极管下方使用反焊盘是补偿寄生电容的可行选择。
• 如果反焊盘不足以补偿电容：
  • 在更多层上设置反焊盘，使信号走线以更深的接地层为基准。例如，在第 2 层和第 3 层设置反焊盘，并让信号以第 4 层为基准。这会增加电介质厚度，从而提高阻抗以抵消电容效应。
  • 稍微缩窄 ESD 二极管附近的走线以补偿电容。缩窄走线会引入更高的电感，将原始寄生电容转换为电感器-电容器-电感器 (L-C-L) T 线圈模型，从而可以有效补偿电容引起的阻抗压降。

图 3-17 是略微缩窄 ESD 二极管附近走线并放大反焊盘以补偿寄生电容效应的示例。

图 3-18 比较了缩窄走线设计和原始走线设计（ESD 二极管寄生电容 = 0.2pF）的整个 PCB 通道回波损耗 (S11)。优化后，整个 PCB 通道（从 IC 引脚到连接器过孔）的回波损耗在 6.75GHz 时降低 3dB，在 5.4GHz 时降低 4dB。

关于 ESD 二极管的核心建议：

• 尽可能降低 ESD 二极管的电容值 (≤ 0.2pF)。增加的寄生电容会降低回波损耗和插入损耗性能。
• 在 PCB 布局设计中使用补偿技术（例如在 ESD 二极管下方添加单层或多层接地切口（反焊盘），或者缩窄 ESD 二极管附近的走线宽度），以补偿电容影响。
• 将 ESD 二极管直接置于高速走线上，以避免产生任何残桩。
• 按应用场景放置 ESD 二极管。对于需要电池短路测试的系统，可以将 ESD 二极管放置在交流耦合电容器的芯片侧。对于不需要电池短路测试的系统，可以将 ESD 二极管放置在尽可能靠近连接器侧的位置，以提高 ESD 性能和信号完整性。
• 强烈建议执行仿真以验证补偿策略。