在我们查看芯片内部的设计电路时，通常会发现以下的电路结构：

当定义pin脚输入电压Vpin，

1.Vpin>VDD,二极管D1导通，D2截止，此时无论怎样继续加大VPIN的输入电压时，

进入到管脚内部的电压会被钳制在Vinternal，Vinternal=VDD+Vdio1；Vdio1为二极管D1的导通电压；

以下为LTSPICE上钳位电路仿真实例：

此时上管D7 VDD=VH=13V，下管D6 VL=0V，Vpin输入的信号为T=200M，幅度为15V的脉冲波；

可以看到Vinternal输入幅度被钳制在13.8V左右，Vinternal=VH+Vdio7；

2.Vpin

进入到管脚内部的电压会被钳制在Vinternal，Vinternal=-（|GND|+Vdio2）V；Vdio2为二极管D2的导通电压；

以下为LTSPICE下钳位电路仿真实例：

此时上管D7 VDD=VH=13V，下管D6 VL=0V，Vpin输入的信号为T=200M，幅度为-2V到3.3V的脉冲波；

可以看到Vinternal下输入幅度被钳制在-0.8V左右，Vinternal=-（|VL|+Vdio6）V

 综上所述：

当在设计钳位电路时，钳位电路的输入电压范围为：【-（|VL|+Vdown），VH+Vdup】

其中VL为下管所接的电压，Vdown为下管的导通电压；

       VH为上管所接的电压，Vup为上管的导通电压；

这里顺便抛两个砖头：

1.通常我们在UT测试时，会发现芯片有漏电，特别是其中板上芯片还没有上电时，但是却能从芯片的电源测的电压存在，这个漏电是以何种机制产生的？

2.从LTSPICE钳位电路的仿真结果来看，为啥脉冲信号在经过钳位信号会发生畸变，上升沿和下降沿都会变缓，这个在选用钳位二极管的时候又需要注意那些参数，使用有哪些局限性？

下面我们就第2个砖头讨论验证一下：

Step1.首先我们的VPIN输入的是一个200M的脉冲信号，可以当做AC交流信号，同时频率较高，当VPIN输入直流信号时，经过钳位二级管电路信号不会发生变化，二极管的钳位电路性能受输入信号频率影响。

Step 2.从上述仿真结果发现，信号的上升沿和下降沿类似电容的充放电，这里让我联想到了二极管的电容，我们看一下所仿真的二极管的数据手册和内置的仿真模型描述文件；

在1M信号的测试条件下，二极管的CT电容为4PF，仿真模型文件的Cjo=4.19PF

 下面我们就不同Cjo电容的二极管进行仿真验证；

 从Step2的验证可知，钳位二极管在高频信号作用下，CJo的电容越小越好，CJo电容太大就会形成整流效果了；

使用钳位二极管的瞬态保护

钳位二极管不仅仅是为了改变电压基线，它们在缓解瞬态事件方面非常有用，尤其是ESD和浪涌电流。例如，当输入电压高于Vh时，D1正向偏置。因此，过多的电流流过D1而不是负载。限流电阻器通常放置在二极管之前，以确保后者在限制范围内工作。 

当输入电压降至VL以下时也是如此，这将激活D2。通过将过多的电流从负载中引开并保持电压低于Vh，二极管有助于防止瞬态电压损坏组件。 

通常情况下，选择具有较大电流处理能力、低结电压和快速导通时间的二极管用于ESD或浪涌保护。限流电阻器还必须能够在大量电流通过时禁用大量热量。

当然，无论是设计电平转换器还是瞬态保护，它都有助于使用强大的PCB设计和分析软件套件来模拟相应的参数。

参考文献：

钳位二极管（TVS）工作原理、电路及作用解析-IC先生