CST ESD仿真- 接觸放電的ESD槍電路模型
ESD仿真能夠幫助用戶更好地理解系統(tǒng)特性、查看電流分布、查看線纜線路上的電壓，這些在ESD測量中是相對困難的。但ESD電磁仿真不能幫我們判斷ESD對EUT的影響，比如物理損壞或是否能工作這類的問題，這個要注意。
說到ESD，就一定要提IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然還有一些其他的ESD標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO10605、HBM、MM、CDM等等，建議沒有ESD基礎(chǔ)的朋友先學(xué)習(xí)一下這些標(biāo)準(zhǔn)，了解區(qū)別之后，再看ESD的仿真。ESD靜電放電仿真屬于EMC仿真大類，相關(guān)求解器為時域求解器T或TLM，或靜電Es。
ESD又可以分成接觸放電(Contact)和空氣放電(Air)；這兩種仿真方法差別很大，其中接觸放電比較容易，因為知道接觸點(diǎn)和電流路徑。
這期我們先看IEC61000-4-2的接觸放電電路，標(biāo)準(zhǔn)要求：
電流波形初始上升沿0.7-1ns，峰值3.75A/kV，誤差上下10%；30ns時電流2A/kV，誤差上下30%;60ns時電流為1A/kV，誤差上下30%。
有人可能不明白了，電流不是A嗎？怎么成了A/kV了? 這是對電壓歸一化了，因為ESD的電壓是2-8kV，分四個等級（2kV，4kV，6kV和8kV），測試中只要沒事就逐級加壓。所以，總結(jié)剛才的要求如下表：
由誤差標(biāo)準(zhǔn)和能量等級來看，基本上我們就重點(diǎn)關(guān)注第一個電流峰值就可以了，第二個峰值之后的波形在各種ESD仿真或測試中不盡相同，很大程度上和ESD槍的接地有關(guān)。
下面我們想一想這樣的波形最簡單的仿真實現(xiàn)方法是什么呢？當(dāng)然是搭電路嘍：
這里1歐姆是代表DUT，還用了一段理想的傳輸線，193.6mm長，225歐姆阻抗，用來模擬ESD槍的接地背帶（strap）。
信號電壓參數(shù)化，上升沿1ns：
掃參獲得電壓電流：
可見：
若用225歐電阻替代傳輸線，電流波形是這樣的：
若沒有傳輸線（短接），電流波形是這樣的：
若有傳輸線，但長度加大10倍（加大延時），電流波形是這樣的：
小結(jié)：
1. ESD仿真可用電路或三維，本案例是IEC61000-4-2的接觸放電電路之一；
2. ESD發(fā)射電路可用來代替三維的ESD槍，優(yōu)點(diǎn)是計算快，不會有低質(zhì)量ESD槍三維模型的電磁場影響DUT的問題。缺點(diǎn)是沒有高質(zhì)量的ESD槍三維模型的結(jié)果準(zhǔn)確；
3. 使用該ESD電路要注意先校準(zhǔn)和調(diào)試，ESD槍的阻抗最好也放進(jìn)電路中一起校準(zhǔn)，可使用CST特有的Transient Co-simulation場路協(xié)同純瞬態(tài)仿真，效果更好。
參考文獻(xiàn)：
Caniggia, S., & Maradei,F. (2006). Circuit and numerical modeling of electrostatic discharge generators. IEEE transactions on industry applications, 42(6),1350-1357.
