tag 标签: 上电复位

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    2015-8-24 10:29
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    现代集成电路采用精密复杂的电路来确保其开启后进入已知状态,保留存储器内容,快速引导,并且在其关断时节省功耗。本文分两部分,提供有关使用上电复位和 关断功能 的一些建议。 简介 许多IC 都包含上电复位(POR)电路,其作用是保证在施加电源后,模拟和数字模块初始化至已知状态。基本POR功能会产生一个内部复位脉冲以避免"竞争"现象,并使器件保持静态,直至电源电压达到一个能保证正常工作的阈值。注意,此阈值电压不同于数据手册中给出的最小电源电压。一旦电源电压达到阈值电压,POR电路就会释放内部复位信号,状态机开始初始化器件。在初始化完成之前,器件应当忽略外部信号,包括传输的数据。唯一例外是复位引脚(如有),它会利用POR信号内部选通。POR电路可以表示为窗口比较器,如图1 所示。比较器电平V T2 在电路设计期间定义,取决于器件的工作电压和制程尺寸。 图1.简化的POR电路 POR策略 比较器窗口通常由数字电源电平定义。数字模块控制模拟模块,数字模块全面工作所需的电压与模拟模块工作所需的最小电压相似,如图2所示。 图2.POR阈值电压 较高的V T2 阈值对模拟模块会更好,但若过于接近推荐最小电源电压,当电压略微降低时,可能会意外触发复位。如果器件包括独立的模拟电源和数字电源,则避免故障的一种策略是增加一个POR电路,使两个模块保持复位状态,直至电源电压高到足以确保电路正常工作。例如,在一种3V IC工艺中,V T1 ≈ 0.8 V,V T2 ≈ 1.6 V。 这些电压会随着制程以及其他设计偏移而变化,但它们是合理的近似值。阈值容差可以是20%或更大,某些旧式设计的容差高达40%。高容差与功耗相关。POR必须一直使能,因此精度与功耗之间始终存在的取舍关系很重要;较高的精度会提高电路在待机模式下的功耗,而对功能性并无实际意义。 掉电检测器 POR 电路有时会集成一个掉电检测器(BOD),用于防止电路在电压非常短暂地意外降低时发生复位,从而避免故障。实际上,掉电电路给POR模块所定义的阈值电压增加了迟滞,通常为300mV左右。BOD保证,当电源电压降至V T2 以下时,POR不会产生复位脉冲,除非电源电压降至另一阈值V BOD 以下,如图3 所示。 图3.掉电检测器 掉电阈值电平足以保证数字电路保留信息,但不足以保证其正常工作。这样,控制器可以在电源降至某一电平以下时中止活动而不会让整个器件都重新初始化,如果电源电平只是非常短暂地降低的话。 下一页: 器件正确上电 器件正确上电 实际的POR电路比图1 所示的简化版本要复杂得多,例如用MOS晶体管代替电阻。因此,必须考虑寄生模型。另外,POR电路需要一个启动模块来产生启动脉冲,这在某些情况下可能会失效。其他重要考虑在以下内容中说明。 必须使用单调性电源,因为若使用非单调性电源,当偏差接近任何阈值电平时,非单调性斜坡可能会引起问题。较高的阈值偏差会引起同样的非单调性序列对某一个元件有效,而对其他元件无效,如图4 所示。 图4.非单调性电源斜坡 某些时候,即使断开电源(禁用LDO),储能电容也会保留一定的残余电压,如图5 所示。此电压应尽可能小,以便保证电源能降至V T1 以下,否则POR将无法正确复位,器件将无法正确初始化。 图5.残余电压 某些数据手册给出了应当应用于具有一个以上电源引脚的器件的推荐供电序列。遵守这个序列是很重要的。例如,想想一个具有两个独立电源的器件。推荐供电序列要求数字电源先于模拟电源供电(这是常规,因为数字模块控制模拟模块,所以必须首先为数字模块供电),该模块必须首先初始化。哪个电源首先开始上升不重要,但数字电源必须先于模拟电源跨过阈值,如图6 所示。如果电源之间的延迟为100 μs左右,则影响应当很小,器件应能正确初始化。 图6.推荐供电序列 由于内部三极管寄生效应,数百ms 的慢速电源斜坡可能会引起问题。POR 电路要在各种压摆率下进行评估,以保证其在正常电源条件下能正确工作。数据手册会说明是否需要快速电源斜坡(100 μs或更短)。 例如,对于用细电缆连接电源的电路板,不良的接地连接会具有高阻抗,它可能会在上电期间产生毛刺。另外,在某些电磁环境(EME)下,MOS晶体管的寄生栅极电容可能会充电,导致晶体管不能正常工作,除非让该电容放电。这可能引起POR初始化失败。 漂移和容差也需要考虑。某些情况下,电容等分立元件具有高容差(高达40%)和高漂移(随温度、电压和时间的漂移)。此外,阈值电压具有负温度系数。例如,VT1 在室温下为0.8V,在-40°C下为0.9 V,在+105°C 为0.7V。 结论 本文讨论了电路板上电时可能引发系统问题的一些常见问题,并说明了保证电路板正确初始化的基本原则。电源常常被忽视,但其最终电压精度和过渡行为均很重要。 第二部分: IC上电和关断(2):断电还是关断?
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    2015-7-27 09:48
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    现代集成电路采用精密复杂的电路来确保其开启后进入已知状态,保留存储器内容,快速引导,并且在其关断时节省功耗。本文分两部分,提供有关使用上电复位和 关断功能 的一些建议。 简介 许多IC 都包含上电复位(POR)电路,其作用是保证在施加电源后,模拟和数字模块初始化至已知状态。基本POR功能会产生一个内部复位脉冲以避免"竞争"现象,并使器件保持静态,直至电源电压达到一个能保证正常工作的阈值。注意,此阈值电压不同于数据手册中给出的最小电源电压。一旦电源电压达到阈值电压,POR电路就会释放内部复位信号,状态机开始初始化器件。在初始化完成之前,器件应当忽略外部信号,包括传输的数据。唯一例外是复位引脚(如有),它会利用POR信号内部选通。POR电路可以表示为窗口比较器,如图1 所示。比较器电平V T2 在电路设计期间定义,取决于器件的工作电压和制程尺寸。 图1.简化的POR电路 POR策略 比较器窗口通常由数字电源电平定义。数字模块控制模拟模块,数字模块全面工作所需的电压与模拟模块工作所需的最小电压相似,如图2所示。 图2.POR阈值电压 较高的V T2 阈值对模拟模块会更好,但若过于接近推荐最小电源电压,当电压略微降低时,可能会意外触发复位。如果器件包括独立的模拟电源和数字电源,则避免故障的一种策略是增加一个POR电路,使两个模块保持复位状态,直至电源电压高到足以确保电路正常工作。例如,在一种3V IC工艺中,V T1 ≈ 0.8 V,V T2 ≈ 1.6 V。 这些电压会随着制程以及其他设计偏移而变化,但它们是合理的近似值。阈值容差可以是20%或更大,某些旧式设计的容差高达40%。高容差与功耗相关。POR必须一直使能,因此精度与功耗之间始终存在的取舍关系很重要;较高的精度会提高电路在待机模式下的功耗,而对功能性并无实际意义。 掉电检测器 POR 电路有时会集成一个掉电检测器(BOD),用于防止电路在电压非常短暂地意外降低时发生复位,从而避免故障。实际上,掉电电路给POR模块所定义的阈值电压增加了迟滞,通常为300mV左右。BOD保证,当电源电压降至V T2 以下时,POR不会产生复位脉冲,除非电源电压降至另一阈值V BOD 以下,如图3 所示。 图3.掉电检测器 掉电阈值电平足以保证数字电路保留信息,但不足以保证其正常工作。这样,控制器可以在电源降至某一电平以下时中止活动而不会让整个器件都重新初始化,如果电源电平只是非常短暂地降低的话。 下一页: 器件正确上电 器件正确上电 实际的POR电路比图1 所示的简化版本要复杂得多,例如用MOS晶体管代替电阻。因此,必须考虑寄生模型。另外,POR电路需要一个启动模块来产生启动脉冲,这在某些情况下可能会失效。其他重要考虑在以下内容中说明。 必须使用单调性电源,因为若使用非单调性电源,当偏差接近任何阈值电平时,非单调性斜坡可能会引起问题。较高的阈值偏差会引起同样的非单调性序列对某一个元件有效,而对其他元件无效,如图4 所示。 图4.非单调性电源斜坡 某些时候,即使断开电源(禁用LDO),储能电容也会保留一定的残余电压,如图5 所示。此电压应尽可能小,以便保证电源能降至V T1 以下,否则POR将无法正确复位,器件将无法正确初始化。 图5.残余电压 某些数据手册给出了应当应用于具有一个以上电源引脚的器件的推荐供电序列。遵守这个序列是很重要的。例如,想想一个具有两个独立电源的器件。推荐供电序列要求数字电源先于模拟电源供电(这是常规,因为数字模块控制模拟模块,所以必须首先为数字模块供电),该模块必须首先初始化。哪个电源首先开始上升不重要,但数字电源必须先于模拟电源跨过阈值,如图6 所示。如果电源之间的延迟为100 μs左右,则影响应当很小,器件应能正确初始化。 图6.推荐供电序列 由于内部三极管寄生效应,数百ms 的慢速电源斜坡可能会引起问题。POR 电路要在各种压摆率下进行评估,以保证其在正常电源条件下能正确工作。数据手册会说明是否需要快速电源斜坡(100 μs或更短)。 例如,对于用细电缆连接电源的电路板,不良的接地连接会具有高阻抗,它可能会在上电期间产生毛刺。另外,在某些电磁环境(EME)下,MOS晶体管的寄生栅极电容可能会充电,导致晶体管不能正常工作,除非让该电容放电。这可能引起POR初始化失败。 漂移和容差也需要考虑。某些情况下,电容等分立元件具有高容差(高达40%)和高漂移(随温度、电压和时间的漂移)。此外,阈值电压具有负温度系数。例如,VT1 在室温下为0.8V,在-40°C下为0.9 V,在+105°C 为0.7V。 结论 本文讨论了电路板上电时可能引发系统问题的一些常见问题,并说明了保证电路板正确初始化的基本原则。电源常常被忽视,但其最终电压精度和过渡行为均很重要。 第二部分: IC上电和关断(2):断电还是关断?
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    2015-7-21 12:10
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    现代集成电路采用精密复杂的电路来确保其开启后进入已知状态,保留存储器内容,快速引导,并且在其关断时节省功耗。本文分两部分,提供有关使用上电复位和 关断功能 的一些建议。 简介 许多IC 都包含上电复位(POR)电路,其作用是保证在施加电源后,模拟和数字模块初始化至已知状态。基本POR功能会产生一个内部复位脉冲以避免"竞争"现象,并使器件保持静态,直至电源电压达到一个能保证正常工作的阈值。注意,此阈值电压不同于数据手册中给出的最小电源电压。一旦电源电压达到阈值电压,POR电路就会释放内部复位信号,状态机开始初始化器件。在初始化完成之前,器件应当忽略外部信号,包括传输的数据。唯一例外是复位引脚(如有),它会利用POR信号内部选通。POR电路可以表示为窗口比较器,如图1 所示。比较器电平V T2 在电路设计期间定义,取决于器件的工作电压和制程尺寸。 图1.简化的POR电路 POR策略 比较器窗口通常由数字电源电平定义。数字模块控制模拟模块,数字模块全面工作所需的电压与模拟模块工作所需的最小电压相似,如图2所示。 图2.POR阈值电压 较高的V T2 阈值对模拟模块会更好,但若过于接近推荐最小电源电压,当电压略微降低时,可能会意外触发复位。如果器件包括独立的模拟电源和数字电源,则避免故障的一种策略是增加一个POR电路,使两个模块保持复位状态,直至电源电压高到足以确保电路正常工作。例如,在一种3V IC工艺中,V T1 ≈ 0.8 V,V T2 ≈ 1.6 V。 这些电压会随着制程以及其他设计偏移而变化,但它们是合理的近似值。阈值容差可以是20%或更大,某些旧式设计的容差高达40%。高容差与功耗相关。POR必须一直使能,因此精度与功耗之间始终存在的取舍关系很重要;较高的精度会提高电路在待机模式下的功耗,而对功能性并无实际意义。 掉电检测器 POR 电路有时会集成一个掉电检测器(BOD),用于防止电路在电压非常短暂地意外降低时发生复位,从而避免故障。实际上,掉电电路给POR模块所定义的阈值电压增加了迟滞,通常为300mV左右。BOD保证,当电源电压降至V T2 以下时,POR不会产生复位脉冲,除非电源电压降至另一阈值V BOD 以下,如图3 所示。 图3.掉电检测器 掉电阈值电平足以保证数字电路保留信息,但不足以保证其正常工作。这样,控制器可以在电源降至某一电平以下时中止活动而不会让整个器件都重新初始化,如果电源电平只是非常短暂地降低的话。 下一页: 器件正确上电 器件正确上电 实际的POR电路比图1 所示的简化版本要复杂得多,例如用MOS晶体管代替电阻。因此,必须考虑寄生模型。另外,POR电路需要一个启动模块来产生启动脉冲,这在某些情况下可能会失效。其他重要考虑在以下内容中说明。 必须使用单调性电源,因为若使用非单调性电源,当偏差接近任何阈值电平时,非单调性斜坡可能会引起问题。较高的阈值偏差会引起同样的非单调性序列对某一个元件有效,而对其他元件无效,如图4 所示。 图4.非单调性电源斜坡 某些时候,即使断开电源(禁用LDO),储能电容也会保留一定的残余电压,如图5 所示。此电压应尽可能小,以便保证电源能降至V T1 以下,否则POR将无法正确复位,器件将无法正确初始化。 图5.残余电压 某些数据手册给出了应当应用于具有一个以上电源引脚的器件的推荐供电序列。遵守这个序列是很重要的。例如,想想一个具有两个独立电源的器件。推荐供电序列要求数字电源先于模拟电源供电(这是常规,因为数字模块控制模拟模块,所以必须首先为数字模块供电),该模块必须首先初始化。哪个电源首先开始上升不重要,但数字电源必须先于模拟电源跨过阈值,如图6 所示。如果电源之间的延迟为100 μs左右,则影响应当很小,器件应能正确初始化。 图6.推荐供电序列 由于内部三极管寄生效应,数百ms 的慢速电源斜坡可能会引起问题。POR 电路要在各种压摆率下进行评估,以保证其在正常电源条件下能正确工作。数据手册会说明是否需要快速电源斜坡(100 μs或更短)。 例如,对于用细电缆连接电源的电路板,不良的接地连接会具有高阻抗,它可能会在上电期间产生毛刺。另外,在某些电磁环境(EME)下,MOS晶体管的寄生栅极电容可能会充电,导致晶体管不能正常工作,除非让该电容放电。这可能引起POR初始化失败。 漂移和容差也需要考虑。某些情况下,电容等分立元件具有高容差(高达40%)和高漂移(随温度、电压和时间的漂移)。此外,阈值电压具有负温度系数。例如,VT1 在室温下为0.8V,在-40°C下为0.9 V,在+105°C 为0.7V。 结论 本文讨论了电路板上电时可能引发系统问题的一些常见问题,并说明了保证电路板正确初始化的基本原则。电源常常被忽视,但其最终电压精度和过渡行为均很重要。 第二部分: IC上电和关断(2):断电还是关断?
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    2010-8-2 18:03
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    我最近在整理单片机的复位问题,很多文献都过分的集中于外部复位,特意把内部复位的东西整理一下,我参考了很多的飞思卡尔的文档。我一直觉得飞思卡尔的文件系统和它的品质都是优秀的,虽然目前ST的单片机很有竞争力。 AN1744 Resetting Microcontrollers During Power Transitions ① 上电复位:是由外部总线产生的一种异步复位,单片机电压监测电路检测到电源电压VDD上升时,会产生一个上电复位脉冲,由内部计时器进行延时后等待电源电压上升到可以工作的电压后,整个单片机系统就完成了上电复位。注意上电复位电路并不会检测延时过后的系统电压,如果此时的电压低于单片机的最小工作电压,整个上电复位就失效了。 图所示是整个上电复位的过程,其步骤如下: 1)电源电压VDD大于一定范围时候,通常是1V以上的时候,单片机内部的CMOS的逻辑电路开始运作,这个电压我们也称为VOS。在这个电压下,不管使用的何种外部振荡器,振荡电路将开始起作用产生信号。 2)随着振荡器的运行,所有的内部逻辑必须进行初始化以保证处在正确的逻辑状态下。 3)此时上电复位电路内部的计数器将开始工作,一般而都会维持一定的复位周期延迟,飞思卡尔的HC08系列的复位时钟延迟tPOR等于4096个机器周期,并且复位逻辑将维持内部复位信号。 4) 当持续时间大于tPOR,上电复位电路的复位逻辑将反转并关闭上电复位电路。没有其他复位源的时候,单片机将退出复位状态并开始执行的代码。 因此如果依靠单片机内部的上电复位完成整个过程,复位与电源电压的上升率有很大的关系,需要确认电压的上升速率应大于最小上升速率,如果不注意这点将造成单片机的无法启动,计算方法如下: VRUN = VOS +MVDD_SLEW×4096/FOSC 其中VRUN是单片机的最小工作电压,FOSC-是内部总线频率,MVDD_SLEW是电源电压上升率。 ② 欠压复位:单片机内部电压监控电路形成的异步复位,当电源电压VDD电压小于一定触发阈值时,发出复位信号并保持到电源电压大于欠压复位功能恢复电压。欠压复位是用来确保单片机的电源并不在有效工作电压范围之内时内部产生复位过程,使得单片机保持在正确的状态中,欠压复位有三个重要的参数: 1) VTR是欠压复位功能恢复电压,大于该电压值的时单片机的欠压复位状态就结束了; 2)VTF是欠压复位功能触发电压,小于该电压值的时单片机将保持欠压复位状态; 3) VHYS是欠压复位的回差电压,VHYS=VTR - VTF;这个电压的主要目的是防止电源有噪声干扰的时候频繁的反弹,一般在0.1~0.2V之间。 如图所示,欠压复位是在电源电压达到VTR以后,内部的计数器才工作,因此在上电复位完成以后,欠压复位继续工作直至欠压复位完成既定的延迟后,整个单片机才会退出复位状态;因此内部引入欠压复位电路对于解决电源电压上升率过快和过慢的情况都有很大的帮助。需要注意的是低电压的复位电平阈值是和供电电压相关的,并且按照比例设定的无法更改,因此如果系统上不合适则需要考虑外部的复位方法。
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    时间: 2019-12-25 21:16
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    上传者: 16245458_qq.com
    80C51单片机的上电复位POR(PowerOnReset)实质上就是上电延时复位,也就是在上电延时期间把单片机锁定在复位状态上。为什么在每次单片机接通电源时,都需要加入一定的延迟时间呢?……
  • 所需E币: 4
    时间: 2019-12-25 21:01
    大小: 163.08KB
    上传者: givh79_163.com
    X5043/X5045都有上电复位、低电压复位控制、可编程看门狗定时器、4Kbit3-WIRE接口非易失性EEPROM、仅有8个引脚的封装。上电复位(POR)当系统上电时,X5043/X5045的上电复位电路使得RESER引脚保持250ms激活状态。这防止了微控制器在电源稳定之前的误操作,提高了系统启动的可靠性。低电压复位(LVR)工作过程中,低电压复位电路可以检测到供电电压。如果电压低于某一特定值,X5043/X5045激活RESET引脚,停止了微控制器的工作,防止意想不到的操作。如果微控制器工作电压太低,微处理器或外设就会失效,导致系统“锁死”或数据丢失。看门狗定时器上电复位(POR)和低电压复位(LVR)电路反之系统出现问题,看门狗定时器帮助系统从问题中恢复出来。计数时间到,看门狗复位系统。作为软件循环的一部分,定时器计时完成前,微处理器复位看门狗定时器。如果有软件问题,如死循环或等待外部器件,看门狗定时到,就会复位微控制器.……
  • 所需E币: 4
    时间: 2019-12-25 21:13
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    上传者: 16245458_qq.com
    本刊2001年第8期刊登的《单片机多机通信系统的稳定性研究》(以下简称《稳定性》)一文中,陈晓英老师提出了在单片机多机通信系统研制过程中,由RS-485接口构成半双工通信网络时所遇到的两个问题及解决方法。……