电路系统中的闩锁效应及其预防设计

2．2 接口电路的隔离设计
常见的接口电路设计方法是在信号线上串接一个100 Ω左右的电阻，限制总线的最大输出电流，使该电流远远小于闩锁效应的触发电流，从而防止闩锁效应。
图3是一种基于光耦的接口电路完全隔离设计，图3(a)和图3(b)构成了实时监测模块和受控模块之间的双向接口部分。

图3(a)中，OUT1-1是实时监测模块的输出端，IN1-1是受控模块的输入端。当实时监测模块和受控模块都处于上电工作时，如果OUT1-1为高电平，光耦导通，IN1-1也为高电平；反之，OUT1-1为低电平，光耦截止，IN1-1为低电平。当受控模块从断电进入到上电过程中，这种电路结构决定了IN1-1的电平肯定小于供电电压，从而降低了发生闩锁效率的概率。
图3(b)中，IN1-2是实时监测模块的输入端，OUT1-2是受控模块的输出端。这种处理方法也降低了实时监测模块由于异常导致上电时被受控模块干扰的风险。
2．3 热插拔模块的接口设计
对于需要热插拔的应用系统，接口设计如图4所示，两者对接时，其连接顺序是：首先，地线先连接，其次是电源的正极，最后是各个信号线。这种设计正好满足了上述的上电时序，防止满足发生闩锁效应的条件出现，可有效地降低其发生概率。

3 结论
闩锁效应是CMOS集成电路固有的属性，它对电路系统的可靠性影响极大，在实际应用中还需具体问题具体分析，针对触发闩锁效应的因素进行深入分析和针对性设计，才能较好地克服和预防它。在研制低功耗双MCU架构航标监控终端过程中，初期由于闩锁效应引起的终端失效有偶然性和随机性特点，未予以重视；在小批量中试时，对出现闩锁效应的触发因素进行了深入分析，提出并采用了严格的上电时序、基于光耦的电路隔离设计和热插拔模块的接口方法，并应用在后续的设计以及其他应用系统中，较好地克服这个问题。采用该方案设计的终端迄今已安装了近5 000套，运行了近5年，表现良好，达到了预期的效果。