叶云燕

    本文对微处理器上电复位与相关监控功能及改进作详细剖析，并指出微处理器监控电路的选择与应用。

微处理器电压的监视和控制

   多年以来，监控电路始终担负着确保微处理器和微控制器正确工作的任务。尽管电路设计者们已经习惯于使用最为流行的监控功能，即上电复位，但对于如何选择和应用监控电路的理解常常并不全面或准确。此外，对于该监控电路的改进仍然在继续。本文将讨论上电复位及其相关监控功能(例如电压排序、电压跟踪、手动复位和电源失效和欠压信号等)并对促使它正确工作的一些细节加以说明。

    众所周知，上电复位(POR)的任务之一是确保电源刚被打开时，处理器从一个已知的地址开始运行。为此，POR逻辑输出在处理器电源刚被打开时将处理器锁定在复位态；POR的第二个任务是，在以下三件事情完成以前，阻止处理器从已知地址开始运行：系统电源已稳定在适当的水平；处理器的时钟已经建立；以及内部寄存器已经正确装载。

    POR完成这第二个任务的方法是片上定时器，它继续在一个预定的时间间隔内保持处理器处于复位态。这个定时器在处理器电源到达规定的电压门限后触发，设定时间走完后，定时器终止，并促使POR输出变为无效，处理器脱离复位态并开始运行(见图1)。处理器的数据手册会给出所需要的定时器延迟间隔。顺便提一下，这个定时器正是POR和一般电压监测器的区别所在，后者也能以一定的电压门限监视电压，但不具备定时功能。
POR良好的抗噪声干扰能力在监视处理器时也是必需的，这也是它和电压监视器的不同之处。当有一个小而快的干扰出现在电源上时POR不应发出复位，因为这种干扰并不会影响处理器的工作。但是，比较长的小干扰和短的或长的大幅度干扰都会给处理器造成问题。因此，最好的方法是采用一种POR，它可以同时监视进入电源电压的干扰的幅度和持续时间，并以此来决定是否发出复位。最终目标是真实反映处理器自身的行为，只在需要的时候发出复位，而在处理器正常工作的时候不应该去复位它。MAX6381／MAX6382在监视到电源电压低于规定门限100mV的持续时间至少到10us才会触发复位。

   一旦电源电压回到门限以上，POR定时器只在一个预定的间隔之后才会撤消复位信号。

    有些处理器提供双向复位引脚——不仅可以通过该引脚接收复位信号，并且还可以通过它发送复位。粗看起来，一个具有开漏输出的POR似乎可以满足这种条件。然而，还有其他问题，因为处理器必须确定是它自己，还是外部器件发出的复位。有必要采用一个专为此条件配置的POR(参见MAX6314数据手册)。

    确定POR门限电压——单电源微处理器

    如何确定正确的POR门限电平以及对于该电平精度的要求，对此，往住并不能有一个正确的认识。为了使设计者对于这项任务的细节有一个更清晰的了解，我们以一个处理器为例来说明这个问题，假定该处理器保证正确工作于3.3V±0.3V电源——更明确地讲，也就是从3.00V到3.60V。在选择电压门限时，设计者应遵循下面两种策略之一。

    策略之一是确保3.3V电源有足够的准确度，以便可以选择一个POR，它的门限加容差完全位于±0.3V范围以内。在此情况下，POR门限位于电源范围的低端和处理器允许电压范围的低端之间图2A)。基于此策略，POR在电源电压处于容差以内的时候不会发出复位。但是，当电源电压跌落到容差以下，而仍然维持在处理器保证正确工作的范围以内时，POR就会发出复位信号。这样可以确保在处理器发生错误操作之前(因电压跌落到保证工作范围以下)发出复位。

    根据这个策略，合适的POR选择之一是MAX6381中的一个型号，这个型号在整个温度范围内具有3.00V至3.15V的门限范围(图2A)。

   采用了这种POR，一旦电源跌落到其规定电压范围以下，处理器就会复位，而此时的电源尚未跌落到处理器的规定电压范围以下。另外，  由于门限范围的上限为3.15V，当电源位于其允许范围以内时不会发生复位。然而，将电源接人处理器时，由于连接器和电路板走线上的电压降，可能会使处理器上的电压降到3.15V以下。这种情况下，尽管电源电压仍在规定范围以内，复位仍有可能发生。这时，就有必要选用容差更小的电源或容差更小的POR门限，或两者兼之。这种设计方法对于电源上的干扰或噪声更为敏感，因为电源电压可能会非常接近于POR门限(取决于POR门限和电源电压分别位于它们的容差范围内的位置)。因此，该方法适用于干扰和噪声很小，且电源容差小的系统。

     有些设计者在选择POR门限时会采纳第二种不同的策略。他们采用门限低于处理器保证工作电压(本例中为3.00V)的POR。这就允许处理器工作于允许范围以内的