?? ——單片機復位電路的可靠性分析.htm
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<TD align=middle height=31><FONT size=4><B>單片機復位電路的可靠性分析
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<TD align=middle height=15>文章作者：袁旭軍 莊松林<BR>文章類型：設計應用
文章加入時間：2003年3月21日17:41</TD></TR>
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<TD align=right><FONT color=#cc0000>文章出處：電子技術應用</FONT> </TD></TR>
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<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>摘要：</B></SPAN>總結了目前使用比較廣泛的四種單片機復位電路，為微分型、積分型復位電路建立了數學模型，并比較了它們在使用中的可靠性，同時介紹了專用復位芯片。最后提出了設計復位電路應注意的問題及提高抗干擾性的措施。</P>
<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>關鍵詞：</B></SPAN>復位 死機 可靠性</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">單片機目前已被廣泛地應用于家電、醫療、儀器儀表、<IMG height=165
hspace=1 src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6a.gif" width=290 align=right
vspace=1
border=0>工業自動化、航空航天等領域。市場上比較流行的單片機種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機，Motorola公司的M6800系列單片機，Intel公司的MCS96系列單片機以及Microchip公司的PIC系列單片機。無論用戶使用哪種類型的單片機，總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統，并在實驗室調試成功后，在現場卻出現了“死機”、“程序走飛”等現象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。圖1是一個單片機與大功率LED八段顯示器共享一個電源，并采用微分復位電路的實例。在這種情況下，系統有時會出現一些不可預料的現象，如無規律可循的“死機”、“程序走飛”等。而用仿真器調試時卻無此現象發生或極少發生此現象。又如圖2所示，在此圖中單片機復位采用另外一種復位電路。在此電路的應用中，用戶有時會發現在關閉電源后的短時間內再次開啟電源，單片機可能會工作不正常。這些現象，都可認為是由于單片機復位電路的設計不當引起的。<IMG
height=186 hspace=1 src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6b.gif" width=327
align=right vspace=1 border=0></P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">目前為止，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；（4）看門狗型復位電路。另外，Maxim等公司也推出了專用于復位的專用芯片[1]。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>1 復位電路的數學模型及可靠性分析</B></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">1.1 微分型復位電路</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">微分型復位電路的等效電路如圖3所示。以高電平復位為例。建立如下方程：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px"><IMG height=104
src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6d.gif" width=296 border=0></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">電源上電時，可以認為Us為階躍信號，即<IMG height=45
src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6e.gif" width=185
border=0>。其中U0是由于下拉電阻R在CPU復位端引起的電壓值，一般為0.3V以下。但在實際應用中，Us不可能為理想的階躍信號。其主要原因有兩點：（1）穩壓電源的輸出開關特性；（2）設計人員在設計電路時，為保證電源電壓穩定性，往往在電源的輸入端并聯一個大電容，從而導致了Us不可能為階躍信號特征。由于第一種情況與第二種情況在本質上是一樣的，即對Us的上升斜率產生影響，從而影響了的URST的復位特性。為此假Us的上升斜率為k，從0V～Us需要T時間，即：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px"><IMG height=224
src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6f.gif" width=257 border=0></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">當T<<<FONT
face=Arial>τ</FONT>時，Us上電時可等效為階躍信號。與前相同，當T>><FONT
face=Arial>τ</FONT>時，令A=T/<FONT face=Arial>τ</FONT>，則：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px"><IMG height=42
src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6g.gif" width=469 border=0></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">即此時的復位可靠性較前面的好。<IMG height=162 hspace=1
src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6c.gif" width=262 align=right vspace=1
border=0></P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">另一種情況就是設計人員將一些開關性質的功率器件，如大功率LED發不管與單片機系統共享一個穩壓電源，而單片機系統的復位端采用微分復位電路，由此也將造成復位的不正常現象。具體分析如圖4所示。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">將器件等效為電阻RL，其中開關特性即RL很小或RL很大兩種工作狀態。而穩壓電源的基本工作原理是：<FONT
face=Arial>ΔRL</FONT>→<FONT face=Arial>ΔI</FONT>→<FONT
face=Arial>ΔU</FONT>→-<FONT face=Arial>ΔI</FONT>→-<FONT
face=Arial>ΔU</FONT>。從中可以看出，負載的變化必然引電流的變化。為了分析簡單，假設R>RL，并且R>>R0.這樣，可以近似地鈄以上電路網絡看作兩個網絡的組合，并且網絡之間的負載效應可以忽略不計。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">第一個電路網絡等效為一個分壓電路。當RL從RLmin→Rlmax時，使其變化為階躍性持，則UA為一個賦的階躍信號。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">UA（t）=[Rlmax/(Rlmax+R0)]U t≥0<IMG
height=224 hspace=1 src="——單片機復位電路的可靠性分析.files/6h.gif" width=472
align=right vspace=1 border=0></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">UA(t)=[Rlmin/(Rlmin+R0)]U t<0</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">用此階躍信號作為第二個電路網絡，一階微分電路的輸入，則可得下式：</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">(d/dt)UA(t)=(1/RC)URST(t)+(d/dt)URST(t)</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">URST(0)=0</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">解之得：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px"><IMG height=67
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