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復位電路
閱讀�20929時間�2010-11-22 13:54:29

  在電路中,使用電阻電容充電,使電容的電壓緩慢上升一直到VCC,在還沒有到VCC�,芯片復位腳近似低電平,但是芯片復位,接近VCC�,芯片復位腳近高電�,導致芯片停止復位,此時復位完成,整個電路循�(huán)運行.這個電路就叫做復位電路。它主要為了能保證微型機系統(tǒng)得到�(wěn)定可靠的工作�

分類

  單片機復位電路主要有四種類型:

  (1)微分型復位電路:

  (2)積分型復位電路:

  (3)比較器型復位電路�

  比較器型復位電路的基本原�。上電復位時,由于組成了一個RC低通網(wǎng)�,所以比較器的正相輸入端的電壓比負相端輸入電壓延遲一定時�.而比較器的負相端�(wǎng)絡的時間常數(shù)遠遠小于正相端RC�(wǎng)絡的時間常數(shù),因此在正端電壓還沒有超過負端電壓�,比較器輸出低電平,�(jīng)反相器后�(chǎn)生高電平.復位脈沖的寬度主要取決于正常電壓上升的速度.由于負端電壓放電回路時間常數(shù)較大,因此對電源電壓的波動不敏�.但是容易�(chǎn)生以下二種不利現(xiàn)象:

  (1)電源二次開關間隔太短�,復位不可靠:

  (2)當電源電壓中有浪涌現(xiàn)象時,可能在浪涌消失后不能�(chǎn)生復位脈沖�

  為此,將改進比較器重定電路,如圖9所�.這個改進電路可以消除種�(xiàn)�,并減少第二種�(xiàn)象的�(chǎn)�.為了徹底消除這二種現(xiàn)�,可以利用�(shù)字邏輯的方法與比較器配合,設計的比較器重定電路。此電路稍加改進即可作為上電復位與看門狗復位電路共同復位的電路,大大提高了復位的可靠��

  (4)看門狗型復位電路.

  看門狗型復位電路主要利用CPU正常工作�,定時復位計數(shù)�,使得計數(shù)器的值不超過某一�;當CPU不能正常工作�,由于計數(shù)器不能被復位,因此其計�(shù)會超過某一�,從而產(chǎn)生復位脈�,使得CPU恢復正常工作狀�(tài).此復位電路的可靠性主要取決于軟件設計,即將定時向復位電路發(fā)出脈沖的程序放在何處.一般設�,將此段程序放在定時器中斷服務子程序中.然�,有時這種設計仍然會引起程序走飛或工作不正�.原因主要�:當程�"走飛"�(fā)生時定時器初始化以及開中斷之后的�,這種"走飛"情況就有可能不能由Watchdog復位電路校正回來.因為定時器中斷一真在�(chǎn)�,即使程序不正�,Watchdog也能被正常復�.為此提出定時器加預設的設計方�.即在初始化時壓入堆棧一個地址,在此地址內執(zhí)行的是一條關中斷和一條死循環(huán)語句.在所有不被程序代碼占用的地址盡可能地用子程序返回指令RET代替.這樣,當程序走飛后,其進入陷阱的可能性將大大增加.而一旦進入陷阱,定時器停止工作并且關閉中�,從而使Watchdog復位電路會產(chǎn)生一個復位脈沖將CPU復位.當然這種技術用于實時性較強的控制或處理軟件中有一定的困難�

Multisim仿真

  復位電路的Multisim仿真結果如圖所�。在圖中,當電源電壓上升到一定值時,復位信號跳高使控制部分正常工作。圖�,處于上方的信號是電壓信�,處于下方的信號是復位信號�

復位電路波形

  � 復位電路波形

電源和設�

  TMS320C5409型號DSP采用3�3V�1�8V電壓供電,其中I/O采用3�3V電壓,芯片內核采�1�8V電壓,內核采用低電壓供電可以降低整個芯片的工作功�。本節(jié)介紹TPS73xx系列的電壓轉換芯�,它們是TI公司為了配合C54xx系列DSP而專門設計的電壓轉換芯��

  TPS73xx系列的電壓轉換芯片包�3種固定輸出電壓的�(wěn)壓器:TPS7333�3�3V�、TPS7348�4�85V)以及TPS7350�5V�。同時,該系列還提供輸出可調的低降落�(wěn)壓器(LDO)TPS7301�1�2�9�75V�。此外,TPS73xx系列的LDO和早期的LDO電壓轉換芯片相比有許多優(yōu)�,例如改進節(jié)省功率的關斷方式,增加電源電壓監(jiān)控功能等�

  常規(guī)的LDO�(wěn)壓器采用PNP通路元件。PNP通路元件的基流正比于通過�(wěn)壓器的負載電�,其實際工作電流比典型的靜態(tài)電流與負載電流關系曲線中給出的電流大。因�,采用PNP通路元件的電壓轉換芯�,可能會導致常規(guī)的LDO�(wěn)壓器進人降落狀�(tài),從而使電流趨于飽和,為了維持負載電流,此時PNP通路元件的基極電流就會增�。如果這種情況�(fā)生在芯片上電期間,會導致較大的啟動電�,而限制的電源電流無法滿足啟動電路,將使啟動失�。因此,當負載變化時,常�(guī)LDO�(wěn)壓器可能無法正常工作�

  TPS73xx系列LDO克服了常�(guī)LDO�(wěn)壓器的弊�,它具有非常低的靜態(tài)電流,即使對于變化較大的負載,靜�(tài)電流仍能保持�(wěn)�。TPS73xx系列LDO采用晶石金屬氧化物半導體(PMOS,Pachnolite Metal-Oxide-S emiconductor)晶體管來傳送電�。PMOS元件的柵極是電壓驅動的,所要求的工作電流較�,且在全負載范圍內其工作電流能保持不�。因而采用PMOS通路元件的電壓轉換芯�,即使穩(wěn)壓器處于降落狀況,靜態(tài)電流仍然保持較低�。所以當負載�(fā)生變化時,TPS73xx系列LDO仍能正常工作�

  TPS73xx的另一個特點是具有關斷特性。當關斷�,可以使電源輸出處于高阻狀�(tài)(基本上等于反饋分壓電阻�,并使靜�(tài)電流減至0�5μA以下。當不使用關斷特性時,器件對使能端的躍變可以迅速做出反�,通常�120μs之后可重新建立起�(wěn)定的輸出電壓�

  TPS73xx上電時,輸出電壓跟蹤輸入電壓。由于R巳SET輸出是漏極開路的NMOS,所以應當使用上拉電�,以確保顯示邏輯信號為高電平。因�,當輸入電壓接近有效RESET信號所需的最小值(250時規(guī)定為1�5V,在整個推薦工作范圍內�1�9V)時,RESET輸出有效(低電平�;當輸出電壓達到合適的正向輸入門限時�200μs(典型值)的超時周期開始(在此周期�,RESET輸出保持低電平);一旦超時周期結�,RESET輸出便變?yōu)闊o效�

  在欠壓狀�(tài)�,TPS73xx的RESET輸出能啟動復位信�,該信號能實�(xiàn)對DSP的復位。TPS73xx通過內部的比較器來監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出電�,從而檢測輸出電壓是否處于欠壓狀�(tài)。當欠壓狀�(tài)�(fā)生時,RESET輸出晶體管導通,使RESET信號�?yōu)榈碗娖健?/FONT>

  TPS73xx電源掉電�,電源電壓監(jiān)控功能將被激�。當輸人電壓下降且達到降落電壓時,輸出電壓將隨輸人電壓的下降而線性地下降。當輸出電壓降至低于�(guī)定的負向輸人門限以下時,RESET輸出�?yōu)橛行Вǖ碗娖剑H绻斎穗妷航抵劣行ESET所需的最小值以�,那么RESET是不確定的。因為電路具有監(jiān)視穩(wěn)壓器輸出電壓的功�,所以RESET輸出可以被禁止穩(wěn)壓器觸發(fā),或者被任何能導致輸出降至規(guī)定的負向輸人門限以下的故障狀�(tài)(如輸出短路和低輸入電壓等)觸發(fā)。如果輸出電壓恢復正常(如故障排除后,穩(wěn)壓器恢復正常供電),內部定時器將被啟�,它將在200μs(典型值)的超時周期內使RESET信號保持有效�

  TPS73xx電路中輸入和輸出電容的選�。TPS73xx不需要輸入電�。但當它離電源的距離大于幾英寸時,瓷片旁通電容(0�047pF�0�1μF)可以改進負載的瞬態(tài)響應。如果有快速上升時間的大負載瞬變(�(shù)百毫安),就必須使用大容量的電解電容。通常必須選擇與TPS73xx相匹配的輸人和輸出電�。如果輸入和輸出電容選擇不適�,那么瞬變負載或電源脈沖可能導致TPS73xx復位信號的產(chǎn)�。如果使用的ESR輸出電容較高,那么快�5μs的負載瞬變可能產(chǎn)生TPS73xx復位信號。如果瞬變寬度很�,那么瞬變期間內,輸出電壓的尖峰可以低于復位門限而不觸發(fā)TPS73x的復位電路。在觸發(fā)復位電路之前�1μs的瞬變必須降至比門限低500mV�2μs的瞬變可以在剛好低于門�400mV處觸�(fā)RESET。ESR的輸出電容低,可以通過減少瞬變期間輸出電壓的下降而有助于正常工作,當預期可能�(fā)生快瞬變時,應當使用低ESR的輸出電��

  TPS73xx與外部設備的連接。為了保證穩(wěn)壓器正常工作,外部設各的傳感器輸出端必須連接到TPS73xx�(wěn)壓器的輸入端,在TPS73xx系列電壓轉換芯片的內�,電源通過電阻分壓�(wǎng)絡連接至高阻寬帶放大器,噪聲拾取反饋通至�(wěn)壓器輸出,這兩個端點之間的連線應盡可能�。但是遠程檢測時,外部設各的傳感器輸出端可以在關鍵處進行連接,以改進連接的性能。連接的布線方式應該盡量避免噪聲拾取或使噪聲拾取為最小。盡量不要在傳感器與�(wěn)壓器輸出之間加RC�(wǎng)絡來濾除噪聲,因為這樣可能會引起穩(wěn)壓器振蕩。TPS7301的硬件連接如圖1所��

TPS7301的連接

  �1 TPS7301的連接

  �1的外部電阻分壓器可調整穩(wěn)壓器輸出電壓??刂品€(wěn)壓器輸出電壓的關系如下:

  電阻R1和R2選擇的準則是使得分壓器電流近似于7μA。推薦的R2的阻值為169kΩ,R1的阻值根�(jù)所需的輸出電壓來調整(一般為82kΩ�。因為FB端的漏電流會引起誤差,所以應當避免使用較大值的R1與R2。根�(jù)上述關系式可得到R1的表達式,R1=(V0/VREF-1)×R2,得到不同輸出電壓對應的R1阻值如表所�,表中電阻單位為KΩ�

  �      輸出電壓

輸出電壓

  注:符合表中阻值的電阻屬于高精度電�。實際中可以使用普通阻值的電阻,例�,對�1�8V電壓輸出,可以選擇R1�82kΩ與R2�180kΩ的��

  TPS7333的應用和TPS7301的應用基本一�,請參照有關芯片手冊。詳細的TPS7301和TPS7333的電壓轉換連接如圖2所��

TPS7301和TPS7333的連接

  �2 TPS7301和TPS7333的連接

利用自動保護輔助輸出

  很多�(chǎn)品要求輔助直流輸出為外部器件或子系統(tǒng)提供電源。如果這些子系�(tǒng)是熱連接�,一定要保護輔助輸出免于短路。采用熔絲的方案反應是遲鈍的,并且導致內部直流電壓軌電壓下降,可能影響到主系�(tǒng)�

  如圖所示的電路,提供了脈沖電流將其限制在非常低的成�。它可以處理輸出的瞬間或持續(xù)短路。輸入范圍的影響僅僅是很小的干擾(glitch)(在數(shù)百微秒內的幾百毫�)。U1是施密特觸發(fā)脈沖反相�(74HC14),Q2是開關,而RSENSE是電流感應電�。對該電路而言,VIN=12 V,并且該電路被設計成負載電流�0.6A�

  在通常條件�(負載電流小于500mA)Q1關閉,V1=0 V,V2=0V,C1放電,而V3=5V,Q3、Q2打開,并且VOUT=12V�

  如果負載電流上升到大�0.6A,Q1打開,V1增大,而C1在很小的時間常數(shù)(C1×R1)下通過D1充電。當V2增大到大�74HC14的斷路點上限�,V3下降,并且Q3、Q2關閉,而負載電流變?yōu)�?。然后,Q1關閉,V1開始下降,而C1在較大的時間常數(shù)(C1×R2)下放�。在較長的周�(依賴于C1和R2)以后,V2變低,V3的開關變高,而串�(lián)的開關管(Q2)打開�

  如果持續(xù)短路,該脈沖開關連續(xù)打開和關�。對于高電流的應用而言,RSENSE上的功耗成為問�。所�,Q1可以用高端電流傳感器來代�,該傳感器有放大作用(類似Zetex的ZXCT1021),具有適�?shù)碾娐犯倪M。D2是用于當電源被關閉時C1放電的保護二極管。Q2具有足夠的額定電�(4�5A)。設計師也可以考慮施密特觸�(fā)器短路點的容�。Q2也可以用P溝道MOSFET來代替,從而具有更低的正向壓降。對更高的電�(例如24V),MOSFET�-源應該被保護:其不可以超過齊納二極管的擊穿電��

  當輸出被1Ω電阻短路�,得到的V2�2�3.2V之間的鋸齒波,其上升時間�500μs,延遲時間是1s。輸出電流脈沖的幅度大約�1.5A持續(xù)500μs,而在輸入幅度的干擾是0.2V持續(xù)500μs。C1可以是一個較低的�(�0.47μF),以此來減小短路電流的脈沖寬��

維庫電子�,電子知識,一查百��

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