單雙電源處理器上電復位功能及門(mén)限電壓的選擇

　摘要：本文討論用于單電源或雙電源處理器的上電復位功能和門(mén)限電壓的選擇策略，另外，還探討了手動(dòng)復位、電源失效和低電壓檢測等功能。文中闡述了避免使用分立POR和處理器內部POR的原因，并解釋了順序供電、電壓跟蹤和順序復位等。

　　上電復位(POR)的任務(wù)之一是確保電源剛被打開(kāi)時(shí)，處理器從一個(gè)已知的地址開(kāi)始運行。為此，POR邏輯輸出在處理器電源剛被打開(kāi)時(shí)將處理器鎖定在復位態(tài)。POR的第二個(gè)任務(wù)是，在以下三件事情完成以前，阻止處理器從已知地址開(kāi)始運行：系統電源已穩定在適當的水平;處理器的時(shí)鐘已經(jīng)建立;以及內部寄存器已經(jīng)正確裝載。POR完成這第二個(gè)任務(wù)的手段是片上定時(shí)器，它繼續在一個(gè)預定的時(shí)間間隔內保持處理器處于復位態(tài)。這個(gè)定時(shí)器在處理器電源到達規定的電壓門(mén)限后觸發(fā)，設定時(shí)間走完后，定時(shí)器終止，并促使POR輸出變?yōu)闊o(wú)效，處理器脫離復位態(tài)并開(kāi)始運行(圖1)。處理器的數據資料會(huì )給出所需要的定時(shí)器延遲間隔。順便提一下，這個(gè)定時(shí)器正是POR和一般電壓監測器的區別所在，后者也能以一定的電壓門(mén)限監視電壓，但不具備定時(shí)功能。

　　圖1. POR保持處理器處于復位狀態(tài)，直到電源電壓超過(guò)POR門(mén)限，并且經(jīng)過(guò)了一個(gè)規定延時(shí)。

　　POR良好的抗噪聲干擾能力在監視處理器時(shí)也是必需的，這也是它和電壓監視器的不同之處。當有一個(gè)小而快的干擾出現在電源上時(shí)POR不應發(fā)出復位，因為這種干擾并不會(huì )影響處理器的工作。但是，比較長(cháng)的小干擾和短的或長(cháng)的大幅度干擾都會(huì )給處理器造成問(wèn)題。因此，最好的方法是采用一種POR，它可以同時(shí)監視進(jìn)入電源電壓的干擾的幅度和持續時(shí)間，并以此來(lái)決定是否發(fā)出復位。最終目標是真實(shí)反映處理器自身的行為，只在需要的時(shí)候發(fā)出復位，而在處理器正常工作的時(shí)候不應該去復位它。圖2是一條摘自MAX6381/MAX6382數據資料的曲線(xiàn)，它描述了能夠觸發(fā)復位的電源電壓上的干擾幅度/間隔。這條曲線(xiàn)說(shuō)明，MAX6381/MAX6382在監視到電源電壓低于規定門(mén)限100mV的持續時(shí)間至少到10ms才會(huì )觸發(fā)復位。

　　圖2. POR是否產(chǎn)生復位與干擾的幅度和持續時(shí)間有關(guān)。

　　一旦電源電壓回到門(mén)限以上，POR定時(shí)器只在一個(gè)預定的間隔之后才會(huì )撤消復位信號。

　　有些處理器提供雙向復位引腳—不僅可以通過(guò)該引腳接收復位信號，并且還可以通過(guò)它發(fā)送復位。粗看起來(lái)，一個(gè)具有開(kāi)漏輸出的POR似乎可以滿(mǎn)足這種條件。然而，還有其他問(wèn)題，因為處理器必須確定是它自己，還是外部器件發(fā)出的復位。有必要采用一個(gè)專(zhuān)為此條件配置的POR(參見(jiàn)MAX6314數據資料)。

　　確定POR門(mén)限電壓—單電源處理器

　　如何確定正確的POR門(mén)限電平，以及對于該電平精度的要求，常常沒(méi)有被正確地認識。為了使設計者對于這項任務(wù)的細節有一個(gè)更清晰的了解，我們以一個(gè)處理器為例來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，假定該處理器保證正確工作于3.3V ±0.3V電源D更明確地講，也就是從3.00V到3.60V。在選擇電壓門(mén)限時(shí)，設計者應遵循下面兩種策略之一。

　　策略之一是確保3.3V電源有足夠的準確度，為此可以選擇一個(gè)POR，它的門(mén)限加容差完全位于±0.3V范圍以?xún)?。在此情況下，POR門(mén)限位于電源范圍的低端(±3%)和處理器允許電壓范圍的低端之間(圖3a)?；诖瞬呗?，POR在電源電壓處于容差以?xún)鹊臅r(shí)候不會(huì )發(fā)出復位。但是，當電源電壓跌落到容差以下，而仍然維持在處理器保證正確工作的范圍以?xún)葧r(shí)，POR就會(huì )發(fā)出復位信號。這樣可以確保在處理器發(fā)生錯誤操作之前(因電壓跌落到保證工作范圍以下)發(fā)出復位。

　　圖3. 當電源電壓低于規定的電壓范圍而高于處理器的允許電壓范圍的底線(xiàn)時(shí)，為了確保處理器復位，可按圖3a選擇POR門(mén)限。然而，選擇一個(gè)門(mén)限電壓低于處理器允許范圍的POR (圖3b)，則只要電源電壓在此范圍內就不會(huì )觸發(fā)復位，并允許采用一個(gè)更粗容差的電源。

　　根據這個(gè)策略，合適的POR選擇之一是MAX6381中的一個(gè)型號，這個(gè)型號在整個(gè)溫度范圍內具有3.00V至3.15V的門(mén)限范圍(圖3a)。采用了這種POR，一旦電源跌落到其規定電壓范圍以下，處理器就會(huì )復位，而此時(shí)的電源尚未跌落到處理器的規定電壓范圍以下。另外，由于門(mén)限范圍的上限為3.15V，當電源位于其允許范圍以?xún)葧r(shí)不會(huì )發(fā)生復位。然而，將電源接入處理器時(shí)，由于連接器和電路板走線(xiàn)上的電壓降，可能會(huì )使處理器上的電壓降到3.15V以下。這種情況下，盡管電源電壓仍在規定范圍以?xún)?，復位仍有可能發(fā)生。這時(shí)，就有必要選用容差更小的電源或容差更小的POR門(mén)限，或兩者兼之。

　　這種設計方法對于電源上的干擾或噪聲更為敏感，因為電源電壓可能會(huì )非常接近于POR門(mén)限(取決于POR門(mén)限和電源電壓分別位于它們的容差范圍內的位置)。因此，該方法適用于干擾和噪聲很小，且電源容差小的系統。

　　有些設計者在選擇POR門(mén)限時(shí)會(huì )采納第二種不同的策略。他們采用門(mén)限低于處理器保證工作電壓(本例中為3.00V)的POR。這就允許處理器工作于允許范圍以?xún)鹊娜魏坞妷合?，而不?huì )遭遇復位。它還允許更寬松的電源容差。這些設計者輕松地假定，在上電期間，電源會(huì )連續地上升到POR門(mén)限以上，并穩定在規定范圍內的電壓上(本例中為3.20V至3.40V)。并且預期這些會(huì )在POR定時(shí)器遠未計滿(mǎn)之前就早早發(fā)生。很多時(shí)候，設計者利用有些電源提供的power-OK信號來(lái)確定電源是否工作于規定范圍以?xún)取?/span>