摘自：武汉力源信息技术服务有限公司

摘要：本文对阻容复位电路和监控器产生的复位脉冲的特性进行了对比分析，结果发现，在电源出现瞬时跌落或有干扰的情况下，阻容复位电路可能无法产生所需的复位脉冲。另外，还介绍了常用监控器件功能和如何正确选择监控器复位门限电压。

一、导言
为确保正常的工作，大多数基于微处理器和微控制器的系统在上电和掉电过程中以及进入或退出关闭或睡眠方式时都要求监控。监控器可能仅提供上电或掉电复位，也可能提供其它功能，如后备电池管理、存贮器写保护、低电压早期告警或看门狗。在这些功能中，上电或掉电复位对微处理器和微控制器而言是最基本也是必不可少的功能。复位电路在系统电源建立过程中，为系统CPU 和某些接口电路提供一个几十毫秒至数百毫秒的复位脉冲，利用这段时间，系统振荡器启动并稳定下来，CPU 复位内部的寄存器和程序指针，为执行程序做好准备。另外，复位期间CPU 总线处于高阻状态，所有控制信号处于无效状态，以免出现误操作。对系统中某些需要复位的接口电路，复位使它们内部的控制寄存器和状态寄存器处于某种确定的初始状态。

二、阻容复位电路与专用复位监控器复位波形比较
阻容复位电路是使用最为普遍且成本低廉的复位电路，图1 虚框中的电路是一个最为常见的利用门电路整形的阻容复位电路。该种电路利用电容上电压不能突变而是按指数规律上升或下降的特性，配合后面反相器的输入高低电平翻转门限来产生所需的复位脉冲。复位脉冲的宽度主要取决于电容电阻的参数，阻容复位电路大部分情况下均能良好地工作，但后面的分析可以发现，这种电路在电源出现瞬时跌落的情况下，将无法获得参数符合要求的复位脉冲或根本无法产生复位脉冲。
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为了研究阻容复位电路和监控器所产生的复位脉冲的特性，笔者制作了一个实验测试电路，并用一台TDS360 示波器来测试和存贮各主要点的波形，图1 是该实验电路的局部电原理图。该电路在稳压器7805输入端串接一个N 沟道MOSFET（MTP3055EL），MOSFET 的栅极受一个占空比可调的脉冲控制，用于接通或关闭该MOSFET，以模拟电源的上电、掉电或瞬时跌落的情况。线性稳压器7805 输出一个5V±5%的电压，同时向以GMS97C2051 为CPU 的小型测温仪和以GMS97C51 为CPU 的某控制板供电。单片机GMS97C2051 的复位信号由Microchip 公司生产的仅有三个脚的复位芯TCM810LENB713 提供，该复位芯片复位电压门限的典型值为4.63V。图1 虚框内电路是由阻容元件和三个反相器构成的阻容复位电路，它为单片机GMS97C51
提供复位脉冲。
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图2 是二种复位电路在四种电源跌落情况下的复位脉冲波形图。图中A 点的波形为系统供电电压的波形；B 点波形是电容上的充放电波形， C 点是反相器输出端波形，D 点是经二级反相器整形后输出的正复位脉冲，E 点是由复位芯片TCM810LENB713 产生的正复位脉冲，在该正脉冲前面有一个小的尖峰，它是由于当A 点电压跌落至4.63V（典型值）复位门限电压时TCM810LENB713 产生的掉电复位脉冲，由于A 点电压迅速下降，故该脉冲仅维持很短的时间。由图2 各点的电压波形可以看出，在电源跌落时间为50ms 的情况下（相当于一次掉电和上电），无论是复位芯片TCM810LENB713 还是阻容复位电路均能正常地产生所需的复位脉冲。对于电源跌落时间分别为10ms、5ms 和3ms 的情况，A 点电压跌落的最低点分别为0.21V、0.40V 和1.10V，而电容上放电电压的最低点分别为0.70V、0.75V 和1.20V。随着电容上再次被充电的起始电压的抬高，它充电至反相器输入端逻辑“1”电平的时间也随之减小，结果在D 点所产生的正复位脉冲的宽度也随之减小。对于A 点电压10ms 和5ms 的跌落情况，D 点正复位脉冲的宽度分别为150ms 和90ms。对于3ms 跌落情况，由于电容上放电电压的最小值为1.20V，它高于反相器输入低门限电平的最大值（通常为0.8V），故D 点无复位脉冲输出。

通过以上的对比分析可以看出，监控器在电源上电、掉电和瞬间跌落的情况下，均能提供正确的复位脉冲，而由阻容元件和门电路组成的复位电路在电源瞬时跌落或出现干扰脉冲的情况下，可能无法保证复位脉冲的宽度，最坏情况则产生不了复位脉冲。表1 归纳了阻容和监控器复位电路的功能特性。

表1 阻容和监控器复位电路功能特性
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功能特性 上电复位  掉电复位 波形触发 门限脉    冲宽度  外部元件 可靠性 其它功能
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阻容电路   有        无       不好   不易确定  不易确定  多       低     无

监控器     有        有       好      确定      确定     无       高     有
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三、监控器件功能及选用
正确选择复位门限任何厂商生产的监控器或复位器其复位触发门限均有一个精度范围，例如对于TCM810LENB713，其复位门限的典型值为4.63V，确保范围是4.56V～4.70V。同样地，TCM810LENB713 复位脉冲宽度的典型值为240ms，确保范围是140ms～560ms。通常，只要求复位脉冲宽度大于微处理器所需的宽度即符合要求，而多数监控器复位脉冲宽度的最小值一般均大于微处理器所需的宽度，故有关这个参数的选取无需过多考虑。这里着重讨论监控器复位门限电压的选取。在选择监控器的复位触发门限时要将IC 可操作电压范围以及监控器复位门限范围二者综合起来考虑。关于这个问题可用图3 来说明。

图3 中K、L、N 和M 是Microchip 公司监控器器件的后缀字母，用于表示器件的复位门限电压范围。对于5V±5%的系统IC 可操作电压范围，可选择复位门限电压为4.75V～4.85V 的K 档监控器。而N、L 或M 后缀的器件因其最大复位门限电压已小于或等于IC 最小可操作电压，因此，有可能在系统电源已下降到IC 最小可操作电压4.75V 以下时复位才能发生，这意味系统IC 在掉电时有一段不可确定的操作电压范围，这对系统是不安全的，尤其是系统中有掉电存贮器、EEPROM 和实时时钟这样的器件时要特别注意这一点。但是如果仅仅是要求一个复位脉冲，那么复位门限选低一点也可以，这样可降低系统对电源波动的敏感性。如果系统IC 可操作电压范围为5V±10%，那么可选用N、L 或K 档器件，K 档器件虽可保证系统的正常复位，但复位在电源远未下降到IC 最小可操作电压以前已发生，这是不可取的，因为这样会使系统对电源的波动变得十分敏感。再看M 档器件，由于其最大复位门限电压等于4.50V。因此，对于IC 可操作电压为5V±10%或5V±5%的系统来说都存在着一段不可确定的操作电压范围，因此，该类器件可用于IC 工作电压范围更宽的场合。
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                 图3 正确选择复位触发门限
四、结论
通过以上讨论我们可以得出以下结论，阻容元件和门电路构成的复位电路虽然价格较低，但这种电路存在着致命的缺陷，这对用CPU 构成的计算机系统来说使其工作的可靠性无法保证。而监控器不但复位可靠，使用简单，还能为系统提供多种有用的功能。随着监控器价格的不断下降， 它不仅广泛用于计算机、工控系统以及通讯设备中， 也已开始在空调、VCD/DVD 和摄录像机等民用产品中大量使用。