上电复位和相关监控功能

本文介绍上电复位的功能以及与单电源和双电源处理器一起使用时选择其阈值电压的策略。然后讨论手动复位以及电源故障和低压线路信号。本文演示了为什么避免离散 POR 和处理器内部的 POR。最后，对电压排序、电压跟踪和复位排序进行了解释。

上电复位 （POR） 的一项任务是确保处理器在首次通电时从已知地址启动。为了完成该任务，POR 逻辑输出在处理器电源首次打开时使处理器保持复位状态。POR的第二个任务是防止处理器从该已知地址开始运行，直到发生三个事件：系统电源稳定在适当的水平;处理器的时钟已建立;并且内部寄存器已正确加载。POR 通过板载计时器完成第二项任务，该计时器在规定的时间段内继续将处理器保持在复位状态。该计时器在处理器的电源达到特定电压阈值后触发。经过设定的时间后，定时器失效，导致POR输出变为非活动状态，从而使处理器退出复位并开始运行（图1）。处理器的数据手册规定了定时器延迟所需的持续时间。顺便说一下，定时器是POR与电压检测器的区别，电压检测器也检测电压阈值，但不对事件进行计时。

图1.POR使处理器保持复位状态，直到电源电压超过POR阈值和特定的延迟周期 已过去。

POR的卓越抗噪性（在监视处理器时是必需的）也使其与电压检测器区分开来。这是因为当电源上出现小而快速的毛刺时，POR不应发出复位，因为处理器本身不会对此类毛刺做出反应。但是，长时间的小故障和持续时间短或长的大故障都可能导致处理器出现问题。因此，最好的方法是使用POR来检查电源电压干扰的大小和持续时间，以确定何时置位复位。目的是镜像处理器自身的行为，并仅在需要时断言重置，因为如果处理器工作正常，则重置处理器是没有意义的。图2是MAX6381/MAX6382数据资料中的图表，详细介绍了触发复位所需的电源电压干扰幅度/持续时间。该图说明，当被监控电源低于规定门限6381mV至少6382ms时，MAX100/MAX10发出复位信号。

图2.POR是否产生复位取决于毛刺的幅度和持续时间。

如果电源电压恢复到阈值以上，则 POR定时器允许复位信号仅在以下时间后取消置位 规定的间隔。

某些处理器提供双向复位引脚 — 引脚 不仅可以接收复位信号，还可以 传输一个。乍一看，带有开漏的 POR 在这种情况下，似乎需要输出。 但是，其他注意事项适用，因为 处理器必须确定是它还是外部设备 已启动重置。专门为此类 情况是必要的（参见MAX6314数据资料）。

确定 POR 阈值电压 - 单电源处理器

确定正确的 POR 阈值水平和 该级别所需的精度经常被误解。 为了阐明这些任务，假设处理器是 用于保证在 3.3V 电压下精确工作 ±0.3V 电源电压 - 具体而言，从 3.00V 到 3.60V. 电路板设计人员在以下情况下遵循以下两种策略之一 选择阈值电压。

一种策略是确保3.3V的容差 供应足够紧张，因此他们可以使用带有 阈值加上完全保持在 ±0.3V范围。在这种情况下，POR 阈值位于 介于供应范围的低端（±3%）和 处理器允许电压范围的下限 （图3a）。在此策略下，POR不会发行 电源在容差范围内时的复位。然而， 当电源电压 低于其容差水平，并保持在 保证处理器运行的范围 正确。这可确保在 处理器可能在低于其 保证运营水平。

图3.要确保处理器在电源电压低于电源的指定电压范围且高于处理器允许电压范围的底部时复位，请选择 POR 阈值，如图 3a 所示。但是，选择低于处理器允许电压范围的 POR 阈值（图 3b）可以保证复位不会在该范围内的任何地方发生，并允许使用容差更宽松的电源。

此策略的合适 POR 选择是 MAX6381的门限范围为3.00V至3.15V 过温（图3a）。包含此 POR 后， 处理器将在电源降至其以下后重置 指定电压范围，但在电源降至以下之前 处理器的指定电压范围。另外，鉴于 门限范围的上限为3.15V，复位 当电源在其允许范围内时，不会发生 范围。但是，通过边缘的电压下降 连接电源电压的连接器和电路板走线 处理器上可能导致处理器上的电压 降至3.15V以下。在这种情况下，可能会发生重置 即使电源电压在规格范围内。一个 更严格的公差供应或更严格的公差 POR 阈值或两者兼而有之是必要的。

这种设计方法更容易受到电源的影响 毛刺和噪声，因为电源电压可能 相当接近 POR 阈值（取决于 POR阈值和电源电压在其容差范围内）。 因此，此方法适用于系统 将毛刺和噪声降至最低，并提供电源 公差很严格。

一些电路板设计人员采用第二种不同的策略 选择 POR 阈值水平时。他们雇用 POR 阈值低于处理器的保证 工作电压（在本例中为 3.00V）。这允许 处理器可在 允许的电压，不会遇到复位。它还 允许更宽松的容差电源。这些设计师 假设在上电期间，电源 供应将继续上升到POR阈值水平以上 并在其指定的电压范围内建立（3.20V 至 3.40V，在这种情况下）。预计这将在很久之前发生 POR 计时器超时，处理器开始 操作。通常，设计人员使用电源就绪信号 由一些电源提供，以保证电源 在其指定范围内运行。

这些设计师并不关心 掉电条件。如果发生掉电，则 处理器可能遇到电源电压下降的情况 低于其最低保证工作电压，但 短暂高于 POR 阈值水平（低于 POR将生成重置）。通电时 通过该范围内的电源电压，处理器可以 操作错误。

与在处理器的 允许的电源电压范围，第二种方法是 更适合那些出现故障和 噪声往往更大，因为POR阈值和 电源电压相距更远。如前所述 以上，这也允许更宽容差的电源。

具有阈值范围的MAX6381版本 2.85V至3.0V的整个温度是一个不错的选择， 因为阈值低于 处理器的允许范围（图3b）。一个也可以 使用容差大于此容差的电源 如图 3 所示。

电路板设计人员偶尔会定位自己的权力 电源的标称电压接近 处理器的允许范围，以降低功耗。 这样做可能非常有效，因为功率 消耗与电源的平方成正比 电压。给定允许的3.0V至3.6V范围 处理器电压，3.15V ±2% 电源为 适合，前提是没有明显的压降 通过连接 供应给处理器。MAX6381 POR，带 2.85V至3.0V阈值电压范围是合适的 选择，如果噪音水平足够低 防止错误重置。

确定 POR 阈值电压 — 双电源处理器

如果处理器需要另一个电源（例如，1.8V 内核） 电源）除了3.3V电源外，则设计可以 要求使用监视两个电压的 POR。这种类型的 POR仅在两个电源均高于时解除其复位 POR的两个相应阈值和所需的阈值 超时期限已过。监控两个、三个、 并提供四种电压。

监视多个时，相同的选择适用 电源或单个电源。对于双电源情况（例如， 3.3V和1.8V），可以选择使用一个带两个的POR。 高于或低于处理器阈值的阈值 最低保证工作电压。此外，人们可以 使用低于保证操作的阈值 3.3V I/O电源的电压和另一个阈值 高于 1.8V 的保证工作电压 核心供应。一些电路板设计人员选择后者 策略，因为有时处理器的核心是 比其 I/O 对低 电源电压。

内核电源电压持续下降 时间，从而降低POR阈值电压 变得必要。MAX6736系列器件 提供低至 788mV 的门限，无需外部 电阻，使用外部电阻时低至 488mV。 这些阈值足够低，可以监控大多数现代 核心电压。

对于低成本系统，一些电路设计人员选择： 如果 3.3V 电源 从中衍生而来。他们假设如果1.8V电源 达到正确的电压，3.3V电源将随之而来。 对于需要更高可靠性的系统，设计人员通常 决定监视这两个电源。

手动复位

在 电源电压保持在容差范围内。不但 这个功能是用于调试和最终测试的，它是 当处理器锁定时也很有价值 - 它允许 处理器在不关闭电源的情况下重新启动。这 功能对那些具有以下特征的产品特别有用 永不断电的处理器。它很常见 开/关开关，仅唤醒/挂起处理器 无需关闭处理器电源。

虽然是来自 I/O 线的逻辑信号，但看门狗 定时器或电源故障输出通常会启动手动 复位时，也可以使用按钮开关。什么时候 按下，这种类型的开关通常会反弹，打开 并在适当的安顿之前关闭几次 州。因此，大多数手动复位输入包括 去抖动电路，忽略由 按钮开关。

离散 POR 和内部 POR 处理器

使用由电阻器和电容器创建的分立 POR （图4a）是一个冒险的命题。涨跌越长 这种类型的 POR 的输出时间可以创建 某些处理器的问题，尤其是那些重置处理器的问题 输入不包括施密特触发器，适用于 双向复位引脚。添加施密特触发器会有所帮助 前一种情况，但也可能导致成本、空间和 启动问题。

图4.分立式 R/C POR （图 4a） 对于大多数应用来说不够可靠。在某些情况下，在电路中添加二极管 （图4b）纠正了快速电源循环问题和 提高电路性能。

使用离散 POR 时会出现另一个问题 以及电源，在通电时缓慢上升 相对于 POR 时间常数。处理器可以 在它稳定下来之前就从重置中出来。自 防止这个问题，R/C电路的时间常数 可能需要增加。此外，一些制造商 其处理器包括内部 POR，推荐 将 R/C（加上下面描述的二极管）添加到 如果电源缓慢启动，则重置输入。

如果电源在通电后有毛刺，则 R/C 电路可能会过滤该毛刺，从而防止复位 发生。此外，如果电源下降，则 处理器的复位引脚可能保持高于其 VIH, 这太高而无法发生重置。这可能会发生 即使电源已降至处理器的以下 最低保证工作电压。这种情况会发生 因为复位引脚的 VIH通常低于 处理器的最低保证工作电压。 如果电源关闭并且 然后快速再次开启 — 电容器可能没有足够的电容 在电源重新打开之前放电的时间。

通过添加二极管（图 4b），R/C 电路可以 响应毛刺，因为二极管会快速放电 出现毛刺时的电容器。故障必须 足够大，以将复位引脚上的电压降至 V伊利诺伊州（分钟）。此外，前面列出的其他问题 对于没有二极管的 R/C 电路，可能会 困扰着这个电路。但是，有时二极管确实会固定 快速循环电源时产生的问题 等等。

使用集成的 POR 对大多数人来说最有意义 设备，因为该设备不会产生这些问题。

使用处理器内部的 POR 也会导致困难。 这些 POR 经常存在不准确之处，并且可能 在较低电压下出现问题。此外，一些 内部POR设置为在上电期间提供复位， 但当电源电压在 掉电条件。一些制造商建议添加 适应该条件的分立电路。

最后，由多个电源供电的系统可能会造成 内部 POR 的另一个问题。例如，您 内部 POR 超时时可能会遇到问题 周期适用于其处理器，但不适用于外部处理器 电源电压上升的电路（例如存储器） 更慢。在这种情况下，解决方案将是外部 具有较长延迟时间的 POR，可同时监控 处理器和外部电路电源。

电源故障和低线信号

包括电源故障或低线路的监控电路 信号警告处理器掉电或通电 失败迫在眉睫。当这些信号中的任何一个中断时 处理器，处理器可以进入掉电状态 常规。此例程会导致处理器停止其 当前活动并在 POR 将处理器置于重置状态。

要创建电源故障信号，管理引擎的电源故障 比较器监视未稳压的直流电压（或一些 其他上游稳压）。该电压为 稳压器，为处理器和监控器供电 电路。未稳压电压在 稳压器的电压，因为稳压器的输出 电容器保持其输出电压（图 5）。因此，一个 未稳压的下降表示可能下降 在稳压器的电压中。检测跌落并中断 处理器允许处理器输入其 复位前的断电例程（如果电源） 电压要降得足够低。

图5.MAX6342中的电源故障比较器通过监测未稳压直流电源是否压降来产生电源故障信号（PFO-bar）。

当无法访问未调节电压（或 上游稳压），处理器仍可接收 即将发生电源故障的警告。那个警告 可能来自提供低线的主管 信号，每当监控电源时激活 电源降至略高于复位门限的水平 （例如，150mV以上）。因此，低线信号警告 电源电压可能降低的处理器 足以导致 POR 发出重置。在这里，与 电源故障比较器的信号，处理器备份 预期POR生成的重要数据 由于掉电或电源故障而复位。

电压排序和电压跟踪

大多数处理器数据手册由两个电源供电 指定供应的出现顺序。 MAX6819/MAX6820等器件可以对 以适当的顺序供应。如果处理器的电源 顺序不正确，处理器可能会闩锁， 启动不正确，或承受长期可靠性下降。 有时，各种电源电压不是 本地生成（例如，它们来自主系统 公共汽车、外部购买的银盒或用品 不包括使能和电源就绪引脚，这些引脚有助于 排序）。在这种情况下，通电和关机 测序可能难以控制或预测，因此 需要电压排序IC。这种类型的 当电阻和电容不同时，也需要IC 负载影响各种 用品。这使得很难预测顺序 电源上下电。

对两个电源进行排序的独特方法是 在MAX6741/MAX6744中。这些设备工作 首先允许一个电源上电。然后，在 延迟期间，它们允许第二个电源 通过发出电源就绪信号来通电，该信号需要 电源关闭。在两个供应都启动后，并且 另一个时间延迟过去了，MAX6741/MAX6744 复位信号取消置位。

某些处理器要求两个电源跟踪每个电源 其他在通电期间。在这种情况下，MAX5039/MAX5040可以通过箝位实现跟踪 一起供电，直到低压电源达到其 最终电压。此时，高压电源 自由地继续到其最终电压。

重置排序

当电路包含两个处理器时，通常一个处理器 处理器必须在第二个之前退出复位。 以前，电路板设计人员将两个 POR 连接在一起以 处理此要求。第一个 POR 的输出两者 复位第一个处理器并控制手动复位 秒的输入。第二个 POR 输出复位 第二个处理器（或在某些情况下，内存）。 目前，具有时间交错复位输出的双 POR 是 可用于此任务（图 6）。这些 POR 断言两者 每当主电源电压（3.3V，输入）时复位输出 图 6） 偏离 POR 内部设置的阈值。 （从属 POR 在主节点之前稍稍断言。一次 电源返回高于此阈值，是两个阈值之一 复位输出在其计时器超时后取消断位 （图1中的/RESET6）。对于第二个 POR 启动其 定时器并取消断言其输出，必须满足两个条件： /复位有效必须取消置位;和从电源电压， 由第二个 POR 监控，必须高于阈值 由外部电阻器设置。如果电源电压相同供电 两个处理器，RSTIN2可以直接连接到 电源而不是使用分压器。

图6.该电路通过监视为两个处理器供电的电源，允许主处理器在从机之前退出复位状态。

对于图6392所示的MAX6，第二个POR 输出总是在第一个输出后复位出来。在 事实上，它从重置中出来的指定时间是 从第一个输出取消断言的时间开始测量。 因此，图6电路迫使从处理器 主处理器启动后退出复位 经营。第二个POR延迟时间可以增加 通过在IC上增加一个电容器。

如果需要对三个处理器进行排序，DS1830可以 被考虑。该设备中的三个 POR 工作 最小复位周期为 10ms、50ms 和 100ms 从电源电压越过 POR 时起 门槛。单个逻辑引脚允许乘以这些 将周期重置为两倍或五倍。

结论

虽然选择合适的微处理器监控器 正确操作它通常很简单， 这项工作的某些方面可能需要仔细 规划。开机复位就是这种情况。选择 两种功率的正确电压和容差 电源和POR阈值需要一些思考。 此外，值得考虑的是更新的设备 满足处理器要求，如多电压 复位、复位时序、电源时序和 电压跟踪。

审核编辑：郭婷